BASKI DEVRE ÜRETİM TEKNİĞİ VE GÜNÜMÜZDE KULLANILAN ALTERNATİF YÖNTEMLER Cem Cengiz, Bölüm Tenisyeni Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü, Doğu Akdeniz Üniversitesi, Gazimağusa, E-posta: [email protected], Tel: 0392 630 1445 1. GİRİŞ 2. BASKI DEVRE NASIL YAPILIR? Baskı Devre genelde elektronik devrelerde bağlantı tellerinin yalıtkan bir kart üzereninde iletken yollar olarak oluşturulduğu devre olarak tanımlanmaktadır. Baskı Devre Plaketi (BDP-PCB) üretim ve tasarım teknikleri lise, yüksek okul ve üniversite dengi teknik okullarda öğrencilere yeteri kadar aktarılama-maktadır. Bu bildiride BDP yapımının detayları anlatılarak BDP üretimi hakkında pratik bilgi verilmektedir. Herhangi bir baskı devre yaparken Şekil 1(a)’da resimlenmiş olan aşağıdaki malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. BDP genelde elektronik ve sayısal devrelerde kullanılmaktadır. Elektronik ve sayısıal devre gerçekleştirilirken üç basmaklı bir süreç yaşanmaktadır. Bu basmaklar; birincisi devre tasarımı, ikincisi devre benzetim ve optimizasyonu ve son olarak fiziksel devre kurulum ve controlu olarak sıralanabilir. Günümüzde benzetim ve optimizasyon sürecinde kullanılan yazılım programları BDP tasarımıda da kullanılmaktadır. BDP kullanıldığı zaman devre da derli-toplu, daha güvenilir ve daha dayanıklı olmaktadır. BDP kullanımına alternative olabilecek deneme devre panoları (breadboards) sadece geçici çözümler oluşturmakta ve sağlıklı seçenekler sunmamaktadırlar. Çalışan bir devreyi deneme devre panoları üzerinde tutmak çok sağlıklı bir iş değildir. Herhangi bir devrenin çalıştığından emin olduktan sonra, bu devreyi bir BDP üzerine aktarmak gerekir. Bunun bir yöntemi de delikli plaka kullanmaktır. Devre malzemelerini delikli plaka üzerine yerleştirerek alt taraftan bağlantı kabloları ile gerekli bağlantılar lehimlenebilir. Fakat bu çok sağlıklı bir yöntem değildir. İleride devre üzerinde oluşabilecek bir arızada kolay ve kısa zamanda arızanın nedeninin tesbit edilmesi oldukca zordur. Bu yöntem küçük olan devrelerde kullanılabilir. Bir diğer yöntem ise, bakır plaka ile baskı devre kalemi (permanent pen) kullanmaktır. Yani devreyi bakır plaka üzerine elinizle de çizebilirsiniz. Bu karmaşık devrelerde kolay bir iş değildir. Bu nedenle devre çizimlerini Bilgisayar ile gerçekleştirmek gerekir. Bunun için de bir çok program kullanmak mümkündür. Traxmaker, Proteus ve Eagle gibi BDP devre çizim programları bunlardan bir kaç tanesidir. İçindekiler Duyurular Makale 1- Positiv 20 Spray 2- Bakır Plaka 3- Şeffaf kağıt 4- Sodyum Hidroksit(NaOH) 5- Hidrojen Peroksit 6- Tuz Ruhu Şekil 1: (a) BDP yapımında kullanılan malzemeler ve (b) bir baskı devre örneği. Baskı Devre Üretimi Tekniği Sempozyum Eğlence Seminer Gezi Yeni Üyeler Şekil 2: (a) UV ışık kaynağı içeren donanım ve (b) bakır levhanın bu donanıma yerleştirilmesi. Baskı devrenizi bilgisayarda tasarlayıp çizdikten sonra, şeffaf bir kağıda çıktısı alınır (Şekil 1-b). Bakır plaka üzerine Positiv 20 sprayi 20 cm uzaklıktan sıkılır. Plaka toz ve ışık alamayacağı bir dolap içine yerleştirilir ve Positiv 20’nin kuruması için bir gün beklenir. Positiv 20 sprayi elektronik malzeme satan elektronikçilerden tedarik edilebilir. Bakır plaka üzerindeki Positiv 20 kuruduktan sonra şeffaf kağıdımızda çizili olan devremizi bakır plakaya aktarmalıyız. Bu işlemi gerçekleştirmek için kullanılan UV (Ultra Violet) zaman ayarlı çantaya ihtiyacımız vardır. Bu çanta içinde 3 adet floresan lamba ve lambaların üzerinde de cam vardır. Bu çantanın görevi floresan lambalardan yayılan UV ışığın şeffaf kağıt üzerindeki devrenin boş kısımlarından geçerek bakır plakaya aktarılmasını sağlamaktır (Şekil 2-a). Şeffaf kağıdın üzerindeki devre yukarı bakacak şekilde çantaya konulur ve bakır plakanın Positiv 20’li olan tarafı da devrenin üzerine yerleştirilir (Şekil 2-b). Şekil 3: (a-d) Su ve Sodyum Hidroksit karışımının oluşturulması ve bakır levhanın bu karışım içeriside işlenmesi. Bir sonraki adımda aynı süreç Hidrojen Peroksit ve Tuz Ruhu karışımı için de tekrarlanacaktır. İçindekiler Duyurular Makale Baskı Devre Üretimi Tekniği 8 dakika bekledikten sonra bakır plaka çantanın içinden alınır. İlk anda positiv 20’den dolayı şeffaf kağıt üzerindeki devrenin, bakır plakaya geçmediğini düşünebiliriz. Fakat bir sonraki işlemde devrenin bakır plaka üzerinde olduğu görülecektir. Positiv 20’yi temizlemek için bakır plakayı örtecek kadar bir kab içerisine su ve 3-4 damla Sodyum Hidroksit dökülüp(Şekil 3a-b) karıştırılır. Sodyum Hidroksiti marketlerde lavabo açıcı sıvı olarak bulunabilir. Bu karışımın içine bakır plakayı yavaşca bırakın, kabı hafifce ileri geri oynatarak karışımın dalgalanmasını ve bakır plakanın karışımın içinde gezmesini sağlayın (Şekil 3c-d). Eğer karışımın içine Sodyum Hidroksit çok fazla dökülmüşse hem positiv 20’ yi hem’de devrenizi bir anda temizleyecektir. Eğer böyle birşey olursa buraya kadar yaptığınız işlemleri tekrarlamak zorunda kalacaksınız. Positiv 20’yi tamamen temizledikten sonra devremizin bakır plaka üzerinde olduğunu göreceksiniz. Sıra bakır plakayı asite daldırmaya geldi. Marketlerden rahatlıkla elde edebileceğimiz asit olan malzeme Hidrojen Peroksit ve Tuz Ruhudur. Fakat marketlerde satılan Hidrojen Peroksidin değeri %3 olduğundan iki şişe almanız gerekecektir. Yine bir kab içerisine bakır plakayı örtecek kadar Tuz Ruhu ve Hidrojen Peroksit dökün (Şekil 3a-b). Sonra bakır plakayı içine atarak kabı hafif hafif ileri geri oynatarak asitin dalgalanmasını ve bakır plakanın asit içinde gezmesini sağlayın (Şekil 3c-d). Sempozyum Eğlence Seminer Gezi Yeni Üyeler Asitin rengi yavaşca yeşile dönmeye başlayacaktır. Bu bakırın plaka yüzeyinden ayrılmaya başladığını gösterir. Bu esnada kötü bir koku yayılacaktır. Bu kokuyu akciğelerinizle paylaşmamanızı öneririz. Bir süre sonra bakırın plaka üzerinden ayrıldığını ve sadece baskılı kısımların devre üzerinde kaldığını göreceksiniz. Artık plakayı asitten çıkarabilirsiniz. Daha sonra Alkol ile plakayı iyice temizleyerek, siyah baskı ve toner izlerinden kurtulun (Şekil 3a). Sıra geldi devreyi delmeye. Bunun için mini uçlu, devre delmek için kullanılan matkaplardan kullanmalısınız. Bu matkabı da elektronik malzeme satan yerlerden bulabilirsiniz. Devre elemanlarını yerleştirilecekleri yerlerden deldikten sonra baskı devremiz hazırdır (Şekil 3c). 3. ALTERNATİF BASKI DEVRE ÜRETİM SİSTEMLERİ Yukarıda adım adım anlatılan yöntem daha çok küçük devrelerde ihtiyaçlarının pratik olarak karşılanmasına yardımcı olur. Eğer fazla miktarda ve daha karmaşık devrelerin oluşturulması gerekiyorsa asitlerden uzak daha ekonomik, daha hızlı ve daha verimli endüstriyel alternatifler de mevcuttur. PROTOMAT S42 böyle sistemlere iyi bir örnektir (Şekil 5). 3.1 Protomat S42 Cihazının Çalışma Prensibi Cihaza herhangi bir windows yüklü bilgisayar kullanarak RS-232 veya USB kablosuyla veri aktarımı yapılabilir. Bilgisayardaki çizim programı çalıştırılarak yapılmak istenilen devre çizilir. Cihazın önünde vakumlu bir bölümü vardır. Bu bölüme bakır plaka yerleştirilir. Vakumlu bölümün görevi ise bakır plakanın sabitleşip hareket etmemesini sağlamaktır. Devre çizimi bittikten sonra işleme başlanır ve cihaz çizmiş olduğunuz devreyi, bakır plaka üzerine çizer ve sonra istenmeyen bakırları mekanik olarak kazımaya başlar. En son işlem olarak cihaz elektronik devre elemanlarının yerleştirilmesi için delikleri otomatik olarak açar. İşte size oturduğunuz yerde fabrikasyon çıkışlı baskılı devre. Asitlerle uğraşmadan, ekonomik ve zahmetsiz. Tablo 1: Protomat S42 Cihazının Teknik Bilgileri Çalışma alanı (X-Y) 229 mm x 305 mm Motor kazıma hızı (rpm) 42,000 Delme hızı 90 delik/dakika Ağırlık 43 kg Güç kaynağı 120/240V, 50-60 Hz Şekil 5: PROTOMAT S42 baskı devre üretim cihazı. İçindekiler Duyurular Makale Baskı Devre Üretimi Tekniği Sempozyum Eğlence Seminer Gezi Yeni Üyeler