PCB üretimi büyük bir teknolojik ilerleme kaydetmiştir. Modern tasarımcılar, müşterilerinin ihtiyaçlarını karşılamak için yeni PCB'lerin montajında çeşitli ilerlemeler kaydetmiştir. Daha önce, PCB'lerin çeşitli katmanları arasında bağlantı oluşturmak için kaplamalı delikler ve geçiş delikleri kullanılmıştır. Ancak bu, PCB'lerin PCB'lere bağlanmasına yardımcı olmak için yeterli olmamıştır.
Tasarım sürecinde, mevcut bir PCB'yi ödünç alıp tasarımınıza entegre ederek fikrinizi tamamlayarak belirli işlevler elde edebileceğinizi fark edersiniz. Örneğin, WI-FI bağlantısı içeren bir IoT projesi yapıyorsanız, WI-FI devresini sıfırdan tasarlamanıza gerek yoktur. ESP32-WROOM-32E gibi kolayca bulunabilen modülleri ödünç almak yeterlidir. Ancak, WI-FI modülünün tasarımınıza nasıl bağlandığı merak konusu olacaktır. İşte bu noktada, kademeli PCB'ler devreye girerek bu sorunu çözer. Bu nedenle, ESP32-WROOM-32E, kademeli PCB teknolojisini benimseyen bir PCB modülü örneğidir. Bu makale, kademeli PCB'leri tanıtacak ve ayrıntılı olarak anlamanıza yardımcı olacaktır.
şekil 1: ESP32-WROOM-32E Kale Delikli Modül
Kaleli PCB'ler nedir?
Kale tipi PCB'ler, kale delikleri olarak bilinen benzersiz montaj delikleriyle tasarlanmış PCB'lerdir. Kale tipi delikler, PCB'lerin kenarlarına yerleştirilir. Bu delikler, tasarımcıların PCB'leri, karttan karta lehimleme olarak bilinen bir işlemle başka bir PCB'nin üzerine monte etmelerine olanak tanır. Geçiş delikleri ve geçiş delikleri gibi, kale tipi delikler de iletkenliği artırmak için kaplanmıştır. Kale tipi delikler genellikle yarıya bölünmüş geçiş delikleridir. Bu özellikler, yüzey montaj teknolojisi kullanıldığında tercih edilir.
şekil 2: PCB Çevre Biriminde Kale Delikleri
Kale şeklindeki delikler sayesinde PCB'ler, onları birden fazla kullanıma uygun hale getirecek çeşitli avantajlara sahip olurlar, örneğin:
· Modülleri PCB'lere entegre etme: GPRS, GPS, Wi-Fi ve Bluetooth gibi çeşitli modüller, bunu mümkün kılan burç delikleriyle birlikte gelir.
· Prototipleme süreçleri: Kale şeklindeki delikler sayesinde tasarımcılar ve yenilikçiler, basitleştirilmiş ürün testi, prototipleme ve montaj süreçlerine sahip olurlar.
· PCB minyatürleştirme olanağı: Kale tipi PCB'lerin ortaya çıkmasıyla, sınırlı alanlara sığabilen modüllerin geliştirilmesi ve böylece PCB boyutlarının küçültülmesi mümkün olmuştur.
· Geliştirilmiş PCB dayanıklılığı: Kale şeklindeki delikler PCB'lerin mekanik yapısını iyileştirerek daha dayanıklı hale getirmiştir.
· Gelişmiş elektriksel kararlılık: Tırtıklı delikli PCB'ler daha iyi elektriksel özelliklere sahiptir. Kaplanmış tırtıklı delikler, PCB'ler arasındaki bağlantıyı iyileştirerek elektriksel kararlılığı artırmıştır.
Castellation PCB'lerde Castellation Türleri
Kale tipi PCB'lerde kale tipi oluşumlar tam, kısmi ve kademeli kale tipi oluşumlar olarak sınıflandırılabilir.
Tam Kaleler
PCB'lerde tam teşekküller, PCB'nin kenarına yerleştirilen kaplamalı deliklerin ikiye bölünmesiyle oluşturulur. Bu, tam kaplamalı yarım daire delikler oluşturur (bkz. Şekil 2). Tam kaplama, mekanik sağlamlığı ve elektriksel sürekliliği iyileştirmeyi amaçlar.
Tam teşekküllü yuvalar oluşturmak için, PCB'nin kenarına yakın tam delikler açılır. Kenar frezelenir ve deliğin yarısı bozulmadan bırakılır. Son olarak, oluşturulan tüm şekil bakır kaplanır.
Tam kaleler aşağıdaki alanlarda kullanılır:
· PCB Kenar Lehimleme: Bazen bir tasarımcı veya üretici olarak ana PCB'nize SIM800L hücresel modül, ESP32 WI-FI modülleri vb. gibi bazı modüller eklemek istersiniz ve tam kaleleme imdadınıza yetişir.
· Topraklama: Elektromanyetik ve radyo frekans girişimlerinin öncelikli olduğu bölgelerde kalkan olarak tam teşekküller kullanılır.
· Elektriksel ara bağlantılar: Tam kaleleme, elektriksel sürekliliği sağlayarak istiflenebilir panoların üretimi için uygundur.
· Prototipleme ve test: Projenin erken tasarımı sırasında prototipler, PCB'lerin performansını test etmek için test noktaları sağlayan veya test sırasında yardımcı olabilecek harici PCB'leri bağlayan tam teşekküllü teknikler kullanır.
Kısmi Kaleler
Kısmi şastelasyonlar, tam şastelasyonlardan esinlenmiştir. Aradaki fark, kısmi şastelasyonlarda U şeklindeki gravürlerin tamamen kaplanmamasıdır. Bu şastelasyon tipinin derinliği de sığdır. Tam şastelasyonun aksine, PCB kalınlığının tamamını kesmez.
Aşağıdaki özelliklere sahip PCB'lerde kısmi kaleler kullanılır:
· Alan kısıtlaması: Bazı PCB'lerin sınırlı alanı vardır ve bu da tam kale yapımını engeller; bu noktada kısmi kale yapımı gereklidir.
· Daha az kritik ara bağlantılar: Kısmi burçlar, sağlam bir mekanik bağlantının hayati önem taşımadığı durumlarda kullanılır. PCB maliyetini düşürdükleri için tercih edilirler.
· Esnek devre sinyal noktaları: Kısmi kaleler, zayıf sinyaller için bağlantı noktaları sağladığı için esnek devrelerde kullanılır.
Kademeli Kaleler
Kademeli burçlar, PCB kenarı boyunca düzensiz olarak yerleştirilmiş deliklerden yarıya kadar kaplanmıştır. Oymaların tek tip derinliğe, yüksekliğe ve konumlandırmaya sahip olduğu tam ve kısmi burçların aksine, kademeli burçlar benzer özelliklerin farklı varyasyonlarına sahiptir. Burçlar tamamen veya kısmen kaplanabilir.
Kademeli siperler aşağıdaki alanlarda kullanılır:
· HDI: HDI (Yüksek Yoğunluklu Bağlantılı) PCB'ler, sınırlı bir alanda çok sayıda bileşen içerir. Bu çok katmanlı PCB'lerin sınırlı bir bağlantı alanı vardır. Bağlantıyı sağlamak için kademeli yuvalar kullanılır.
· Breakout board'lar: Modüler PCB'lerde, aynı board'un dayanıklılığını etkilemeden, her an bağlantıya ihtiyaç duyulabilecek durumlarda kademeli yuvalamalar kullanılır.
Kaleli PCB'ler: Kale Konfigürasyonları
PCB'lerdeki üç tip kale biçimine ek olarak, tasarımcılar kale biçimli PCB'lerde üç konfigürasyon kullanırlar: tek sıralı, çift sıralı ve iç içe geçmiş kale biçimleri.
Tek sıralı kale
En yaygın kale konfigürasyonu, PCB kenarı boyunca yerleştirilmiş tek sıra çentiklerden oluşan tek sıralı kaledir. Her kale birbirinden bağımsızdır ve diğer PCB'lerle bağlantıyı güçlendirmek için bakır kaplamaya sahiptir.
Tek sıralı klaketler tasarımı kolaydır ve sağlam mekanik bağlantılar, yeterli elektriksel özellikler, kolay lehimleme yüzeyi ve mükemmel konnektör uyumluluğu sunar. Ancak, tek sıralı klaketler bağlantı için sınırlı klaketler sunduğu ve HDI ve diğer karmaşık PCB'ler için uygun olmadığı için sınırlı temas yüzeyleri gibi sınırlamaları vardır.
Çift sıralı kale
Çift sıralı kale sistemi, PCB'nin kenarında iki paralel çentik katmanına sahiptir. Temas noktası sayısı iki katına çıkarılarak, PCB boyutu korunurken bağlantı kapasitesi artırılır.
HDI'ye uygun kompakt bir tasarım oluşturarak, kız kartları anakartlara ve çok sayıda iletişim protokolü içeren daha karmaşık cihazlara bağlar. Ancak, bu tür bir yapılandırmanın yüksek üretim maliyetleri, karmaşık tasarımı ve montaj zorluğu nedeniyle sınırlamaları vardır.
İç içe geçmiş kale
İç içe geçmiş bir kale konfigürasyonunda, kaleler PCB'nin kenarında iki veya daha fazla sıra halinde kademeli olarak yerleştirilmiştir. Başka bir deyişle, düzenleme zikzak bir desene sahiptir. Bu, bağlantı yüzeylerini artırırken aralıkları da en üst düzeye çıkarır.
İç içe geçmiş klaketleme, diğerlerine kıyasla daha geniş bir bağlantı yüzeyi, yönlendirme esnekliği ve daha iyi sinyal bütünlüğü sunar. Ancak, montajı nispeten pahalı ve karmaşıktır ve daha gelişmiş üretim teknikleri gerektirir.
Kaleli PCB'lerin Tasarımı
Kaleli PCB'lerin üretimi için ileri düzey bilgi, teknik ve ekipmana ihtiyaç vardır. Üretime başlamadan önce, projenizin tasarımı sırasında aşağıdakileri göz önünde bulundurmanız gerekir:
· Özellikler: Kale deliğinin en düşük çapı 0.6 mm, en yüksek çapı ise 1.2 mm olmalıdır. Seçimin boyutu, uygulama alanına göre belirlenir. İletkenliği ve lehimlenebilirliği artırmak için tüm deliğin bakırla kaplanması gerekir.
· Kısa devre önleme: Kısa devreleri önlemek için çevresindeki mazgallı delikler lehim maskesi ile kapatılmıştır. Lehim maskeleri aynı zamanda kartın görünümünü de iyileştirir.
· PCB kenar kaplaması: PCB'nin iletken bir yüzeye sahip olmasını sağlamak için PCB kenarının bakır kaplanması gerekir.
· Fare ısırığı yapın: Kaleli PCB'lerin kenarlarında fare ısırıkları bulunur. Bu küçük delikler, PCB'lerin sinyal bütünlüğüne müdahale etmeden kolayca takılıp çıkarılmasını sağlar.
Kaleli PCB'lerin Uygulamaları
Kale tipi PCB'lerin kullanım alanları şunlardır:
· Test ve prototipleme: Üretim sırasında, beklenen gereksinimleri karşıladıklarından emin olmak için kartları test etmek amacıyla kale şeklindeki PCB'ler kullanılır.
· IoT Cihazlarında Kullanılır: GPRS, GSM, GPS, Bluetooth ve Wi-Fi modülleri gibi cihazlar kolay entegrasyon için kale tipi teknolojiyi benimser.
· Güç yönetim sistemleri: Kesintisiz bağlantı gerektiren BMS sistemleri, kale tipi PCB teknolojisini benimser.
Kaleli PCB'lerin Zorlukları
Birçok avantaj ve kullanım alanının yanı sıra, kaleli PCB'ler çeşitli zorluklarla da karşı karşıyadır. Üretim süreci oldukça karmaşıktır. Yeterince dikkatli kullanılmadığında, kale kaplaması zarar görebilir. Bu teknoloji yüksek akımlı PCB'ler için uygun değildir, bu da kaleli PCB'lerin tasarım sınırlamaları olduğu anlamına gelir. Bir diğer zorluk ise lehimleme sorunudur. Dikkatli bir şekilde lehimlenmezse, kale delikleri tıkanabilir.
Sonuç
Kale tipi PCB'ler, modern elektronik dünyasında kendine yer edinmiştir. Gelişmeleri, PCB'lerin birbirine bağlanmasını mümkün kılmıştır. Çok yönlülükleri, Nesnelerin İnterneti (IoT), gömülü sistemler, prototipleme ve inovasyon gibi alanlarda beklenen kaliteyi yakalamıştır. Ancak, tasarımcıların kale tipi PCB teknolojisinden en iyi şekilde yararlanabilmeleri için ön bilgiye sahip olmaları gerekmektedir.
Hobiciler ve tasarımcılar, mazgallı PCB'lerin elektriksel ve mekanik sağlamlığından faydalanmışlardır. Kolay lehimlenebilirlikleri, ısıl iletkenlikleri ve mekanik dayanıklılıkları, daha iyi ve daha gelişmiş projelere olanak sağlamıştır. Mazgallı PCB'ler konusunda sunduğumuz hizmetler hakkında bilgi edinmek için lütfen PCBASICS web sitemizi inceleyin.
