Yeni bir PCB projesi oluşturmak her zaman çok heyecan vericidir. Bu heyecan, projemizin mümkün olduğunca sorunsuz ilerlemesini sağlamak için almamız gereken çok fazla sorumluluk ve dikkati de beraberinde getirir. PCB'ler farklı boyutlarda ve şekillerde gelir; tek taraflı PCB'ler, çok katmanlı PCB'ler ve bu kartların prototiplenmesinden seri üretim aşamasına nasıl geçileceği gibi.
Fiyatlandırma, boyut ve bileşen bulunabilirliği de dahil olmak üzere dikkate alınması gereken birçok şey var, ancak bu makalede esas olarak Tek Taraflı, Çift Taraflı ve Çok Katmanlı PCB'ler ve PCBA'lar arasındaki farkları, bunlar arasındaki farkları ve ilk prototipimizi üretmeden önce dikkate almamız gereken şeyleri tartışacağız.
PCB Tasarımının Katmanları
Bunu okuyorsanız, büyük ihtimalle birkaç PCB tasarımı yapmışsınızdır (veya yapmak üzeresinizdir), projenize bağlı olarak farklı tasarım katmanları gerekebilir. Çift (2 katman) PCB tasarımından başlayıp 16 katmana kadar çıkabilir.
Katmanlar birden fazla faktöre bağlıdır; bu faktörlerden biri de PCB kartının boyutudur. Küçük bir alana çok sayıda bileşen yerleştirmek istediğimizde, tüm bileşenleri başarıyla bağlayabilmek için çok katmanlı PCB'lere ihtiyaç duyabiliriz; çünkü her kablo (PCB izi) tek bir katmandan geçer. İki iz tek bir katmanda üst üste gelemez, bu nedenle eksiksiz bir devre şeması tasarımı elde etmek için farklı katmanlar kullanmamız gerekir.
Çok katmanlı PCB tasarımında bir diğer etken de tasarımımıza yerleştirdiğimiz bileşenlerin karmaşıklığı olacaktır, CPU veya karmaşık entegre devreler gibi bazı bileşenler 4 veya daha fazla katmandan oluşan çok katmanlı PCB tasarımı gerektirir, bu, bu tür bileşenlerin yerleşimi sırasında gerekliliktir ve bu nedenle göz ardı edilemez.
İki veya daha fazla katmanlı tasarımlar çoğunlukla PCB projesine ve boyut, bileşen ve kullanım senaryosu gereksinimlerine bağlıdır. Tasarım ne kadar karmaşıksa, o kadar çok katman içerir. Çok katmanlı PCB'ler günümüzde oldukça yaygındır ve birçok PCB fabrikası, müşterinin tek veya çok katmanlı PCB'ye yönelik özel gereksinimlerini karşılayabilir.
Çok katmanlı PCB üretimi (4-16 katman) genellikle 2 katmanlı imalattan daha pahalıdır. Bunun nedeni, çok katmanlı PCB'de kullanılan artan karmaşıklık ve kooperatif ve diğer malzemelerin miktarıdır. Tasarımın 2 katmanla yapılabilmesi durumunda, imalat maliyetini düşürmek için bu önerilecektir.
PCB'lerin aşındırılması
Çift taraflı PCB'lerin nasıl aşındırılacağını merak ediyor olabilirsiniz, ancak öncelikle aşındırma ne anlama geliyor? Aşındırma, PCB'nin yüzeyi boyunca çok yüksek güçlü bir lazer kullanılarak oyma işlemidir; bu işlem, özel PCB tasarım devresinde kullanılan tel izlerini oluşturmak için yapılır.
Aşındırma işlemi oldukça verimlidir ve PCB endüstrisinde sıklıkla kullanılır. Tek taraflı PCB'lerde veya çok katmanlı PCB'lerde yapılabilir; bu işlem, PCB üretim sürecinde geleneksel olarak kullanılan toksik kimyasallar, mürekkep veya asitlerin kullanılmasına olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Aşındırma işlemi evde de yapılabilir ancak genellikle çevreye zarar verebilecek pahalı ve tehlikeli kimyasallar ve asitler gerektirir. Bu işlem, PCB imalatında kullanılan bakır levhalar üzerinde yapılabileceği gibi, çok katmanlı esnek PCB üretimi için esnek malzemeler üzerinde de yapılabilir.
Çok katmanlı esnek PCB'ler genellikle levhanın bir veya daha fazla tarafında bakır bulunan poliimid malzeme levhaları kullanılarak yapılır. Poliimid malzemenin özelliği çok yüksek bir erime noktası ve esnekliktir; bu da onu esnek PCB örnekleri üretmek ve oluşturmak için mükemmel kılar.
Tek Taraflı PCBA
PCB'mizin iki katmanlı mı yoksa çok katmanlı mı olacağına ve rahat mı yoksa esnek bir kart mı olacağına karar verdikten sonra, bileşenlerin PCB'nin hangi tarafına yerleştirileceğini düşünmenin zamanı geldi.
Tek taraflı PCB tanımı, bileşenleri PCB kartının her iki tarafına da bileşenler yerleştirmek yerine, PCB kartının tek bir tarafına (genellikle üst tarafa) yerleştirdiğimiz zamandır. Ancak, tek taraflı PCB, PCB'nin sahip olduğu katman sayısıyla karıştırılmamalıdır; bunlar iki farklı şeydir. Çok katmanlı PCB, PCB'nin iç kablolamasını ve katmanlarını ifade ederken, tek veya çift taraflı PCB yerleşimi, bileşenleri PCB kartının bir tarafına veya her iki tarafına yerleştirdiğimiz SMT işlemini ifade eder.
PCB'nin, tasarımın, yerleşimin ve alanın izin verdiği kadar çok bileşeni yerleştirebileceğimiz üst ve alt olmak üzere yalnızca iki tarafı vardır. Tek taraflı PCB'ler popüler bir tercihtir, ancak ne yazık ki tasarım karmaşıklaştıkça, tüm bileşenleri tek bir katmana sığdırmak için yeterli alan kalmayabilir. Bunun nedeni, bileşenler için sınırlı alan bulunması ve karmaşık bir tasarımda artan bileşen sayısıdır.
Tek taraflı PCB'nin birçok avantajı vardır, PCB bir çözüm veya ürün olarak kullanıldığında, muhafazayı veya kartı düz bir yüzeye tasarlamak kolaydır, bunun nedeni alt katmana hiçbir bileşen yerleştirilmemesidir, bu da tek taraflı PCB'nin özel muhafazalara güzel ve kolay bir şekilde uymasını sağlar.
Tek taraflı PCB bileşenlerini seçerken, yalnızca tek taraflı bir PCB tasarımı kullandığımız için kartın alt tarafındaki bileşenlerin herhangi bir çakışması konusunda endişelenmemize gerek kalmaması nedeniyle SMD yerine DIP bileşenleri seçmek çok uygundur, diğer yandan çift taraflı PCB, yerleştirebileceğimiz DIP bileşenlerinin sayısını sınırlayacaktır, bir DIP bileşeni yerleştirerek, bileşenleri kablolamak için bakırda delikler oluşturmamız gerekecektir, bu da PCB kartı üzerinde aynı yere SMD bileşeni yerleştirme olanağını sınırlayacaktır, tasarımda birçok DIP bileşeni kullanılıyorsa, tek taraflı bir PCB tasarlamanız önerilir.
Bir diğer avantaj ise bileşenlerin genellikle ısı üretmesidir. Tek taraflı bir PCB tasarlayarak, PCB kartına daha az ısı yayılmasını sağlayabilir ve bu da kartın uzun vadeli dayanıklılığını ve sağlamlığını artırabilir. Tek taraflı PCB'lerin fiyatı genellikle çok katmanlı PCBA'lardan daha düşüktür. Bunun nedeni, yalnızca tek bir katmanın birleştirilmesi gerektiği ve bu sayede seri üretim sürecinde daha kolay, daha ucuz ve daha hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilmesidir.
Çift Taraflı PCBA
Tek taraflı PCB'nin avantajlarını ve dezavantajlarını anladıktan sonra, çift taraflı PCB'nin ne olduğunu açıklayalım ve tek taraflı PCB ile çift taraflı PCB'yi karşılaştıralım.
Çift taraflı katmanlı PCB'nin ilk belirgin avantajı, bileşenler için daha fazla alana sahip olmamızdır. Tasarım, iki katmanlı PCB kullanılarak yapılabilir ve her iki tarafı da bileşenlerle doldurulabilir. Ancak, çift taraflı PCB prototipi üretilirken, fiyat genellikle daha pahalı olacaktır çünkü 2-1 parçalık küçük partiler için, işçinin bileşenleri her iki taraftan da manuel olarak lehimlemesi gerekecektir. Üst taraf küçük bir fırınla lehimlenebilirken, alt tarafın manuel olarak lehimlenmesi gerekir; tek taraflı PCB'lerde ise tüm kart bir fırın veya ısıtma cihazı içinde ısıtılıp lehimlenebilir.
Birçok müşteri çift taraflı prototip PCB'nin nasıl kullanılacağını merak ediyor, cevap tek taraflı bir PCB kullandığınız şekilde olacaktır. Kullanım ve işlevsellik açısından, muhafazalar veya kart boyunca yayılan ısı gibi dikkate alınması gereken şeyler dışında hiçbir fark yoktur.
Çift taraflı PCBA'nın bir diğer avantajı, daha küçük form faktöründeki PCB'ye daha fazla bileşen yerleştirebilme yeteneği olacaktır; bu, daha küçük bir kart tasarlayabileceğimiz ve tasarımımızda hem üst hem de alt katmandan yararlanarak PCB'nin her iki tarafına tüm bileşenleri yerleştirebileceğimiz anlamına gelir. Tek taraflı PCB'de yalnızca üst taraf bileşenlerle doludur ve bu da alan eksikliğini telafi etmek için daha büyük boyutlu bir PCB tasarlamayı gerektirebilir.
Sonuç ve çıkarımlar
Tek katmanlı tasarımlar ve çok katmanlı PCB tasarımları gibi farklı PCB tasarım türleri hakkında bilgi edindik. Ayrıca, tek katmanlı ve çok katmanlı PCB üretimi arasındaki fiyat farklarını ve önceden dikkate almamız gereken diğer hususları da inceledik. Ayrıca, tek taraflı ve çift taraflı bileşen popülasyonunu, prototipleme ve seri üretimdeki farklarını, avantajlarını ve dezavantajlarını ve bu tür bir karar verirken neleri göz önünde bulundurmamız gerektiğini de ele aldık.
PCBasic, 15 yılı aşkın bir süredir birikmiş bilgi birikimiyle hem tek veya çok katmanlı PCB tasarımı hem de çok katmanlı PCB üretimi alanında uzman bir firmadır; hem prototipleme amaçlı hem de günde yüz binlerce parçanın seri üretimi için her türlü tasarım veya üretim gereksinimini karşılayabileceğimizden şüpheniz olmasın.
PCBasic, 2 ila 16 çok katmanlı PCB üretimini yüksek doğruluk ve hızla gerçekleştirebilen PCB üretim tesislerinin yanı sıra en iyi bileşen tedarikçileri ve distribütörleriyle çalışarak, herhangi bir PCBA projesinin üretimi sırasında belirsizlikleri ve riskleri ortadan kaldırır.
