AMAÇ
 

Tasarım mühendisleri, montajcılar, kalite mühendisleri ve görünüşte sayısız diğerleri üretim döngüsüne dahil oluyor. Bu nedenle, insan hatasının birkaç PCB arızasından daha fazlasında rol oynaması sürpriz değildir. Güzel haber? Bu hataların çoğu yeniden çalışma ile düzeltilebilir. Ancak bu durum; size hem zamana hem de paraya mal olabilir.

 

Bu makalede; PCB tasarım ve üretim aşamasında, bir devre kartının yanmasına neyin sebep olduğunu ve nasıl düzeltileceğini anlatmaya çalışacağım. 

​

İNDEKS:

• Giriş

• Aşırı Isı

• Devre Kartları Ve Isı

• Devre Kartları Ve Isı Yönetimi

• Yanlış Bileşen Ve Malzeme Seçimi

• Yanlış Bileşen Yerleşimi

• Bileşenler Birbirine Çok Yakın Olması

• Çevresel Ve Dış Termal Faktörler

• Kirli PCB Sistem Performansı

• Bileşen Arızası Ve Teknisyen Hatası

• Kötü PCB Tasarımı Ve İmalatı

• PCB Yangına Dayanıklı Mı?FR-4 PCB Kullanımı

• PCB Arıza Analizi

• Daha Kaliteli Parçalar

• Daha İyi Kaplama

• Teknisyenlerin Eğitimi

• PCB Hatalarını Hemen Yenmek

• Statik Elektriğin Cihazınıza Zarar Vermesini Önleyin

• Bir Sıcak PCB Kartını Hareket Ettirirken Dikkatli Olun

• Herhangi Bir Ayarlama Yapmadan Önce Gücü Kesin

• Çok Fazla Cihaz Ve/Veya Anahtar İle Devreleri Aşırı Yüklemeyin

• Temiz Oda Havalandırması

• Bir PCB Kartın Yanmasındaki Diğer Etkenler

• PCB' de yetersiz kenar boşluğu

• Pedler arasındaki eksik lehim maskesi

• Thermal relief kullanımı

• Elektromanyetik sorunlar

• DFM (Design For Manufacturability / Üretilebilirlik için tasarım) kullanmamak

• Malzeme yaşı

• Asit kapanları veya tuzakları 

• PCB ve devre kartı testleri

• Tasarım&Üretim sürecinde devre kartının yanmaması için pratik yaklaşımlar ve çözümler

• Sonuç

 

GİRİŞ

 

Elektroniklerimizin amaçlandığı gibi çalışmasını sağlayan şey baskılı devre kartlarıdır. Bu nedenle, PCB'de bir şey arızalandığında, elektronik cihaz çalışmayı durduracaktır. PCB sorunları üreticiler için büyük bir baş ağrısı olabilir çünkü tasarım ve montaj süreçlerinin her adımında birçok şey ters gidebilir.

​

İnsanların karşılaştığı en yaygın PCB sorunlarından bazılarının bir listesini oluşturduk. Bu sorunları bilerek, bunlardan kaçınma ve PCB'nize zarar verme umuduyla kartınızı oluştururken bunları aklınızda tutabilirsiniz.

​

Pek çok yaygın baskılı devre kartı (PCB) hatası olsa da en bilinenlerinden biri yanmış bileşenlerdir. Yanmış bileşen, onarımı zor olabileceğinden ve sorunun nereden kaynaklandığını teşhis etmek zor olabileceğinden, ne yazık ki en zarar verici hatalardan biridir. 

​

Baskı devre kartı genel bir terminal ürünü olmadığı için ismin tanımı biraz kafa karıştırıcıdır. 

​

Örneğin, kişisel bilgisayarın anakartına anakart denir ve doğrudan devre kartı olarak adlandırılamaz. 

​

Anakartın içinde devre kartı olmasına rağmen aynı değil yani sektör açısından değerlendirdiğinizde aynı şeyi söyleyemezsiniz. 

​

Örneğin, entegre devre parçaları devre kartına monte edildiğinden, haber medyası ona  IC kartı adını verdi , ancak özünde bir baskılı devre kartına eşdeğer değil. 

​

Genellikle,  baskılı devre kartının çıplak panoya (board), yani üst bileşenleri olmayan PCB panoya atıfta bulunduğunu söyleriz. 

​

PCB kartı tasarımı sürecinde ve devre kartı üretiminde, mühendislerin yalnızca üretim sırasında PCB kartlarıyla kazara karşılaşılmasını engellemeleri değil, aynı zamanda tasarım hatalarından da kaçınmaları gerekir.

​

DEVRE KARTININ YANMASININ NEDENLERİ

​

PCB arıza analiz tekniklerine girmeden önce, bir baskılı devre kartının neden yanabileceğinin bazı nedenlerine bir göz atalım. 

​

Yanmış devre kartlarının kendi başlarına bir kusur olması gerekmez ve genellikle PCB üzerindeki diğer tutarsızlıklar veya kusurlardan kaynaklanır. 

​

Şimdi tek tek bu tutarsızlıkları; tasarım, üretim ve tamirat kısımlarıyla ele almaya çalışalım…

​

AŞIRI ISI

​

Baskılı devre kartlarındaki (PCB'ler) aşırı ısı, kötü tasarım, yanlış parça ve malzeme seçimi, yanlış bileşen yerleşimi ve verimsiz ısı yönetiminden kaynaklanabilir.

​

Ortaya çıkan yüksek sıcaklıklar, işlevselliği, bileşenleri ve kartın kendisini olumsuz etkiler. Birçok uygulamada yüksek sıcaklıkların etkisi ihmal edilebilir, ancak yüksek performanslı tasarımlarda önemli olabilir.

​

Bu nedenle, uygun ısı yönetimi elektrik mühendisliğinin önemli bir yönüdür. Isı yönetimine entegre bir yaklaşım, bileşen seviyesinden fiziksel kart sistemine ve çalışma ortamına kadar her şeye dikkat etmeyi içerir.

​

Günümüzün elektronik devrelerinde artan bileşen yoğunluğu, termal sorunlara katkıda bulunabilir. Ayrıca, PCB tasarım kusurları ve etkisiz soğutma teknikleri, kabul edilemez derecede yüksek sıcaklıklara yol açabilir.

PCB' ler yüksek sıcaklıklara maruz kalırsa, bu tehdidin daha olası hale gelmesi doğaldır.

​

Ancak, tehlikeli alanlarda kullanılan çoğu PCB, yüksek sıcaklıklara dayanacak şekilde üretilmiştir ve 170°C' lik bir Tg' ye (cam geçiş sıcaklığı) sahiptir. Sıcak ortamlar için tasarlanmış PCB' ler, Tg' den 25°C daha düşük bir çalışma sıcaklığına sahip olmalıdır.  

​

Ancak kazalar olabilir. Bir makine aşırı ısınırsa veya kart doğrudan aleve maruz kalırsa, bu, bileşenleriniz için en iyi durum olmayabilir. 

​

Çoğu elektronik parça 70°C' nin üzerinde iyi çalışmaz, bu nedenle yüksek sıcaklık uygulamaları için tasarım yapmak zor ama gereklidir. Bu yüzden endüstriyel çalışma sıcaklık aralığında (-40°C ile +85°C) çalışan komponentleri seçmeniz gerekir.

​

DEVRE KARTLARI VE ISI

​

Bir devre kartında ısı transferinin ve düzenlenmesinin farklı yolları hakkında bilgi sahibi olmak yararlıdır çünkü adlarına uygun olarak yüksek sıcaklık PCB'leri yüksek miktarda ısı içerir.

​

Isı seviyeleri yükseldikçe daha kararsız hale geldiğinden, bir PCB'de ısının nasıl aktarıldığını ve dağıtıldığını bilmek isteyeceksiniz .

​

Isı, herhangi bir PCB'de üç yöntemle aktarılır ve dağıtılır: ​Radyasyon, konveksiyon ve iletim.

​

Radyasyon, ısının elektromanyetik dalgalar şeklinde hareket ettiği süreçtir. Isı pasif olarak hareket eder, yani genellikle ısıyı aktif olarak aktaran diğer işlemler tarafından desteklenir.

​

Konveksiyon, ısının bir sıvıya geçtiği yerdir. Akışkan ısıyı emer ve daha sonra tekrar akışkana geçebilmesi için daha fazla enerji "depolamak" için daha yoğun hale gelmek üzere bir ısı emiciye yükselir. Konveksiyon, bir fan veya pompa ısı ürettiğinde de gerçekleşir.

​

İletim, ısı doğrudan kaynak ve lavabo arasında aktarıldığında gerçekleşir. Birçok PCB'nin bir parçası olan bir elektrik akımında olan budur.

​

Genel olarak, bunların üçü de bir noktada bir PCB'nin içinde oluyor. Özellikle yüksek sıcaklığa dayanıklı malzemelerden yapılmış bir PCB kullanmazsanız, çok tehlikeli bir dinamik oluşturabilir.

​

Bu fenomen, yüksek sıcaklık PCB'lerinin yüksek talep görmesinin nedenidir. Çoğu elektronik devresi daha fazla ısı aktardığından , sonunda daha yüksek ısı seviyelerine dayanabilen devre kartları gerekli olacaktır.

Neyse ki, yüksek sıcaklık PCB'leriyle uyumlu olması için tüm malzemelerinizi ve bileşenlerinizi değiştirmeniz gereksizdir.

​

Isı neden bir çipe zarar verir? Tüm elektronik bileşenlerin maksimum çalışma sıcaklığı belirtilir. Bir çip veya başka bir bileşen tam kapasitesinin ötesinde kullanılırsa, büyük olasılıkla kendisinin bir parçasını kalıcı olarak yok ederek (uçlarını eritmek gibi) veya tamamen kapatarak başarısız olacaktır. Bu aynı zamanda, çok ısındıklarında onları kapatan bir watchdog zamanlayıcısına sahip mikrodenetleyiciler için de geçerlidir. Bir bileşenin çalışma sıcaklığı aşıldığında hasar meydana gelir.

​

DEVRE KARTLARI VE ISI YÖNETİMİ

​

Yüksek sıcaklıkları kaldırabilen PCB'ler ile olmayanlar arasındaki tek gerçek fark, ısının yüksek sıcaklıklı bir PCB'de çok daha fazla yönetilmesidir.

​

Isının nesnelerin genişlemesine neden olduğu yaygın bir bilgidir. Bununla birlikte, pek çoğu, bir devre kartındaki tüm küçük parçaların ısıdan genişlediğini bilmiyor.

​

Bu parçalar çok fazla genişlerse, başarısız olurlar.

​

Buradaki sorun, devre kartı bileşenlerinin çok fazla veya çok hızlı genişlemesini önlemek için bu ısının nasıl yönetilebileceğidir.

​

Bunu bilmek faydalıdır çünkü bu tür bir ısıyı yönetmek mümkünse, ilk etapta bu tür aşırı sıcaklıklara dayanması gereken devre kartı malzemeleri ve bileşenlerini aramak gerekli olmayabilir. Birkaç ayar yapabilirsiniz.

​

Oksidasyon, PCB sıcaklıklarını etkileyebilecek bir şeydir . PCB montajcılarının çoğu bunu büyük ölçüde gözden kaçırıyor ve oksidasyon mikro yönetim olabiliyorsa, ısıtma da öyle.

​

Çoğu PCB, bakır laminatla kaplanmış dielektrik malzemeler içerir . Yükselen sıcaklıklardan oksidasyonu önler. Aşınmış veya dielektrik malzeme bakır laminatı örtmezse, dielektrik malzemeler ısıtma işleminden çok daha hızlı oksitlenir.

​

Bir devre kartını monte ederken iyi ısı yönetimi ve önlemleri uygulamanın bir örneğidir. Bazen tasarımınızdaki temel ısı yönetimi, PCB' leri yüksek sıcaklıklara hazır hale getirebilir.

​

YANLIŞ BİLEŞEN VE MALZEME SEÇİMİ

​

Bileşen seçimi sırasında önerilen yönergelere uyulmaması termal sorunlara yol açabilir. Veri sayfasını incelemek ve güç kaybı, termal direnç, sıcaklık limitleri ve soğutma teknikleri ile ilgili tüm bilgileri dikkate almak önemlidir.

​

Ayrıca, uygulamaya uygun bir güç derecesi seçtiğinizden emin olun. Bazı uygulamaların daha yüksek bir güç derecesi gerektirebilmesine rağmen, aynı direnci tekrar tekrar kullanmak (muhtemelen ilgili bileşen zaten CAD kitaplığınızda olduğundan) yapılması kolay bir hatadır. Dirençleriniz için hızlı bir güç hesaplaması yapın ve derecelendirmenin beklenen maksimum kayıptan önemli ölçüde yüksek olduğundan emin olun.    

​

Bir diğer önemli konu da PCB dielektrik malzemesinin seçimidir. Baskılı devre kartının kendisi en kötü termal koşullara dayanabilmelidir.

​

YANLIŞ BİLEŞEN YERLEŞİMİ

​

Bazı yüksek güçlü cihazlar, ısıyı uzaklaştırmak için doğal veya zorlamalı uygun hava akışına sahip konumlara ihtiyaç duyar. Bu nedenle, bunlar havalandırma deliklerinin veya iyi hava akışının olduğu yerlere yerleştirilmelidir.

​

Uygun hava akışı ve ısı giderme olmadan, PCB ısının çoğunu tutacaktır ve bu, kademeli bir sıcaklık artışına neden olarak devre performansının düşmesine veya hasar görmesine neden olacaktır. Ayrıca, büyük miktarda ısı yayan bileşenlerin yakınına yerleştirilirlerse hassas bileşenlerin termal strese maruz kalacağını unutmayın.

​

Güç transistörleri gibi yüksek güçlü bileşenler, bir PCB üzerinde sıcak noktalar oluşturabilir. Ancak uygun soğutma ve doğal veya zorlamalı soğutma ile sıcaklıkları güvenli sınırlar içinde tutmak mümkündür.

​

BİLEŞENLERİN BİRBİRİNE ÇOK YAKIN OLMASI

​

Bir diğer önde gelen faktör, bileşenlerin baskılı devre kartı üzerinde birbirine çok yakın paketlendiği durumlardır. 

​

PCB üzerinde gerekli alana sahip olmayan bileşenler ısınma eğilimindedir ve yüksek sıcaklıklardan daha fazla etkilenen bitişik bileşenleri etkileyebilir. 

​

Başka bir deyişle, PCB’ yi aşırı doldurmaktan kaçınmak istersiniz . Bu yalnızca maliyetleri düşürmek ve üretimi hızlandırmakla kalmaz, aynı zamanda daha sonra sizi zor duruma sokacak maliyetli hatalardan kaçınmanıza da yardımcı olabilir.

​

Devre kartının aşırı kalabalık olması sadece yanmaya değil, aynı zamanda üretim zorluklarına da yol açar. Bazen kusurları önlemek, PCB üzerinde daha fazla boşluk bırakmak kadar basit olabilir. Yüksek voltaj ve daha yüksek akım izleri için daha iyi boşluk, bir PCB' nin yanma riskini de azaltabilir. 

​

Boşluğa ek olarak, PCB' nin uygun ısıyı absorbe eden katmanlara veya polygon lara ve kalın iz çalışmasına sahip olduğundan emin olun. Uygulamaya bağlı olarak PCB' niz daha büyük bir bakır katmana ihtiyaç duyabilir, bu nedenle her zaman iki kez kontrol edin.

​

ÇEVRESEL VE DIŞ TERMAL FAKTÖRLER

​

Tasarım sırasında hedef ortamdaki koşulların dikkate alınmaması, PCB aşırı sıcaklıklara sahip alanlarda kullanıldığında bileşenleri termal streslere maruz bırakabilir.

​

Üreticiler, belirli bir sıcaklık aralığında uygulanabilir özellikler sağlar. Örneğin, direnç değerleri genellikle 20°C'lik bir sıcaklık için verilir. Dirençler, kapasitörler ve yarı iletkenler gibi bileşenlerin sıcaklıkla değişen parametrelere sahip olduğunu akılda tutmak önemlidir.

​

Belirli bir sıcaklıkta bir direncin gerçek direncini hesaplama hakkında bilgi için internette bilgi bulabilirsiniz.

​

Ek olarak, üreticiler genellikle ortam sıcaklığı veya hava akışı gibi parametrelerdeki değişikliklerle ilgili olarak güvenli güç veya akımı belirten termal değer kaybı eğrileri sağlar. Bu eğrileri ihtiyaçlarınıza uygun şekilde iyice analiz etmeniz gerekir.

​

PCB kartının kötülüğü çevreden de etkilenir. PCB' nin yapısal nedenleri nedeniyle, olumsuz bir ortamda olduğunda devre kartına zarar vermek kolaydır. 

​

Aşırı sıcaklık veya sıcaklık değişiklikleri, aşırı nem ve yüksek yoğunluklu titreşimler gibi diğer koşullar , kartın performansının düşmesine ve hatta hurdaya çıkmasına neden olan faktörlerdir. 

​

Örneğin ortam sıcaklığındaki değişiklikler kartın deformasyonuna neden olabilir. Bu, lehim eklemini tahrip eder, kartın şeklini büker veya tahtadaki bakır izinin kırılmasına neden olabilir. 

​

Öte yandan, havadaki nem, açıkta kalan bakır izleri, lehim bağlantıları, pedler ve bileşen uçları gibi metal yüzeyde oksidasyona, korozyona ve paslanmaya neden olabilir. 

​

Bileşenlerin ve kartların yüzeyinde kir, birikinti veya birikinti birikmesi hava akışını ve bileşenlerin soğumasını da azaltarak PCB' nin aşırı ısınmasına ve performansın düşmesine neden olur. 

​

PCB' yi titretmek, düşürmek, çarpmak veya bükmek deforme olmasına ve çatlağın ortaya çıkmasına neden olabilirken, yüksek akım veya aşırı voltaj PCB' nin bozulmasına veya bileşenlerin ve yolların hızlı yaşlanmasına neden olabilir.

​

KİRLİ PCB SİSTEM PERFORMANSI

​

PCB' nizi bir vakum ortamına veya tamamen kapalı bir muhafazaya yerleştirmediğiniz sürece, zamanla PCB üzerinde kaçınılmaz olarak toz ve kir birikir. Bu özellikle her zaman tozlu olan büyük endüstriyel ortamlarda kullanılan elektronik PCB için geçerlidir.

​

Kirli PCB, düzenli bir bakım programında temizlenmediğinde, kontrol ettiği makine veya sistemde sorunlara neden olabilir. Aynı zamanda toz ve kir PCB'ye fiziksel zarar vermeyebilir. Toprak arasında sıkışan su nemi elektronik bileşende kısa devreye neden olabilir.

​

Kirli bir PCB, böcekleri PCB'ye yuva yapmak için de çekebilir. Karıncalar gibi böcekler asidik olabilir ve sonunda PCB'yi yok edebilir. Bu genellikle paletlerde ve bileşen pedlerinde onarılamaz hasara neden olur.

Dolaylı olarak kirli bir PCB'nin neden olduğu çalışma kesintisi, aktif ve pasif önleyici tedbirlerle kolayca önlenebilir.

​

İşte bunu yapmak için bazı yararlı kılavuzlar;

​

• Uygun Bir Muhafaza Kullanma: PCB'nizin tozlu bir ortamda çalışması gerekiyorsa, sıkıca kapatılmış bir muhafaza içine yerleştirmek akıllıca olacaktır. PCB'niz havalandırma içeriyorsa, bileşiğe toz girmesini önlemek için açıklığa uygun bir filtre takın.

​

• Önleyici Bakım: Çevresel olarak zorlu bir ortama yerleştirildiğinde, elektronik PCB'nin planlı önleyici bakımdan geçmesi gerekir. Bu, PCB ve muhafazasındaki tozun birikmeden ve PCB'ye zarar vermeden önce temizlenmesi için gereklidir. Uygun temizleme solüsyonu, özellikle bileşenlerin küçük aralıkları arasındaki kiri ve kiri PCB'den de çıkarabilir.

​

• Konformal Kaplama: PCB'nizin kirli bir ortamda kullanılmasını bekliyorsanız, monte edilmiş PCB'yi uygun bir kaplama ile kaplayabilirsiniz. Bu kaplama, devrenin iletken elemanları ile nem ve tozun temas etmesini önler.

​

BİLEŞEN ARIZASI VE TEKNİSYEN HATASI

​

Bir PCB üretmenin en önemli kısmı tasarım aşamasıdır. Bu nedenle tasarım aşamasında bir şeyler tam olarak doğru değilse, muhtemelen yolun aşağısında bazı kötü sonuçları olacaktır . Bununla birlikte, kart için doğru diyotların ve kapasitörlerin belirlendiğinden emin olmak için kontrol edilmesi, bileşen arızasıyla ilgili yanma olasılığını azaltacaktır. 

​

PCB kartları, yetersiz koruma nedeniyle yanabilir. Uygun boyutta sigorta korumasının olmaması bir numaralı önceliğe sahip bir hatadır. Yüksek voltaj koruma diyotu, yıldırım çarpması veya diğer voltaj dalgalanmaları durumunda kartın yanmasını önler.

​

Kart yakmanın diğer nedenleri teknisyen hatasıyla ilgilidir. Kart bağlantıları yanlış bağlanırsa veya yanlış tipte güç kaynağına takılırsa, sonunda yanmaya neden olur. Ek olarak, kurulum belgeleri kafa karıştırıcıysa veya mevcut değilse, bir saha teknisyeni, kartı uygunsuz şekilde bağlayabilir.

​

Doğru havyayı kullanın! Sıcaklık kontrollü bir havya kullanın ve çalışırken asla fişe takılı bırakmayın.

 

Elektronik işlemler için en uygun sıcaklıklar 375 Fahrenheit (190 santigrat derece) veya 350 Fahrenheit (180 santigrat derece) (175 C)'dir. Ne kadar sıcak olduklarını gösteren dijital göstergelere sahip özel ütüler satın alabilir veya masanıza bir el termometresi yerleştirebilirsiniz.

 

Elektronikle çalışırken, sıcaklığı her zaman 400 Fahrenheit (200 santigrat derece) seviyesinde tutun. Çok sıcaksa, lehim bağlantıları bölünebilir veya pedler eriyebilir; çok soğuksa, iyi bir bağlantı kuramazsınız. Kapatıldıktan sonra hızla soğudukları için anında açılan havyaları kullanmaktan kaçının.

​

KÖTÜ PCB TASARIMI VE İMALATI

​

Kötü yerleşim ve üretim süreçleri PCB termal sorunlarına katkıda bulunabilir. Uygun olmayan lehimleme, ısı dağılımını engelleyebilir ve yetersiz iz genişliği veya bakır alanı, sorunlu sıcaklık artışlarına neden olabilir.

​

PCB YANGINA DAYANIKLI MI?

FR-4 (Flame Resistant / Aleve Dayanıklı) PCB KULLANIMI

​

Baskılı Devre Kartları (PCB'ler) ve Alev Geciktiriciler için Yangın Güvenliği Değerlendirilmiş PCB' ler (Flame Retardants Evaluated PCBs), bilgisayarlar ve cep telefonları dahil olmak üzere tüketici ve endüstriyel elektronik ürünlerinde yaygın olarak bulunur.

​

Üreticiler, yangın güvenliğini sağlamaya yardımcı olmak için genellikle alev geciktirici (flame-retardant) kimyasallarla PCB üretirler.

​

2008'de dünya çapında üretilen PCB'lerin çoğu, UL 94 yangın güvenliği standardının V0 gereksinimlerini karşıladı.

​

Bu standart genellikle, reaktif alev geciktirici TBBPA'nın (Tetra bromo bis phenol A) reçinenin polimerik omurgasının bir parçasını oluşturduğu bromlu epoksi reçinelerinin kullanımıyla elde edildi. Bu UL 94 V0 uyumlu kartlar, yangın güvenliği standardının yanı sıra performans özelliklerini de karşılaması gereken FR-4 (Flame Resistant 4 (FR-4)) kartları olarak adlandırılır.

​

FR-4 (Flame Resistant / Aleve Dayanıklı) levhaların sadece küçük bir yüzdesinde alternatif alev geciktirici malzemeler kullanılırken, 2008 yılında alternatiflerin kullanımı artmakta ve ilave alev geciktirici kimyasallar ve laminat malzemeler geliştirilmektedir.

​

FR-4 levhaların %90' ından fazlasında epoksi reçine esaslı malzeme yapmak için TBBPA kullanılırken, FR-4 levhaların sadece %3 ile %5' inde alternatif alev geciktirici malzemeler kullanılmaktadır. Bu konu önemliyse PCB malzemesi buna göre seçilmelidir.

​

PCB ARIZA ANALİZİ

​

Bir PCB arıza analizi yapmak, ürünü iyileştirmenin ve gelecekteki kusurların oluşmasını önlemenin anahtarıdır. 

​

Yanmış bileşen hatalarını çözmenize yardımcı olabilecek bazı sorulara bir göz atalım:

​

• Daha kaliteli parçalara mı ihtiyacınız var?

• Daha iyi kaplamaya mı ihtiyacınız var?

• Bileşen aralığınızı iyileştirmeniz mi gerekiyor?

• Teknisyenlerin kurulumunu nasıl kolaylaştırabilirsiniz?

• Kart aşırı akım arızalarına karşı korunuyor mu?

​

DAHA KALİTELİ PARÇALAR

​

Düşük kaliteli parçaların düşük kaliteli sonuçları olması muhtemeldir. Kusurların oluşmasını önlemek genellikle uygun bileşen kalitesini sağlamak kadar basit olabilir.

​

Tasarımınızı üretimden önce gözden geçirilmek üzere her zaman kurumunuzdaki diğer mühendis gruplarıyla birlikte gözden geçirin. Göndermeden önce bunu bir e-postadaki ikinci bir çift göz olarak düşünün. Kaçırdığınız bir hatayı yakalayabilirler.

​

Tasarımınızı üretimden önce gözden geçirilmek üzere her zaman bilindik bir PCB üreticisine gönderdiğinizden emin olun. Onlar gördükleri hataları üretime geçmeden önce mutlaka size rapor edeceklerdir.

​

DAHA İYİ KAPLAMA

​

PCB' lerin yanmasına neden olan şeyde doğrudan bir faktör olmasa da uygun olmayan kaplamalar PCB' lerinizi olumsuz etkileyebilir. Toz veya diğer parçacıklar zaten sıcak olan bileşenlerin yanına gelirse tutuşabilir. 

​

Dikkate alınması gereken farklı kaplama malzemeleri de vardır. Kaplamalarınızı ve hangi tür malzemelerin PCB' nize en iyi şekilde hizmet edeceğini bildiğinizden emin olun.

​

Elektronik düzeneklerin güvenilirliğini ve uzun vadeli performansını artırmak için uyumlu kaplamalar gereklidir. 

​

Aşağıdakilere karşı üstün koruma sağlarlar:

• Toz

• Kir

• Aşınma

• Mantar

• Nem

• Kimyasallar

• Mekanik stres

• Şok ve titreşim

Konformal Kaplamaların Özellikleri:

​

Konformal kaplamalar, çok hızlı, tek parça UV kürleme formülasyonları, bir ve iki parça epoksiler, bir ve iki parça silikonlar ve benzersiz, uygun maliyetli bir lateks sistemi içerir. 

 

Belirli dereceler şunları sunar:

• Düşük viskoziteli

• Geniş sıcaklık direnci

• Tamir edilebilirlik

• Hızlı kürler

• Yüksek dielektrik mukavemeti

• Az stres

​

TEKNİSYENLERİN EĞİTİMİ

​

Tasarımcılar ve üreticiler bir PCB tasarımının en iyi yolunu biliyor olsa da herkes bilmiyor. 

​

Teknisyen hatasıyla ilgili arızaları önlemek için üreticiler , teknisyenlere doğru bilgileri vermek için birkaç farklı yöntem kullanabilir. 

​

Birincisi kurulum belgeleridir. Bu "kılavuz", tabiri caizse, her PCB için uygun bağlantı bilgilerini detaylandırır. 

​

Başka bir yöntem biraz daha sezgiseldir ve konnektör türlerinin kodlanmasını içerir. Üreticiler genellikle PCB konnektörlerini farklı renkler veya sayılarla açıkça etiketler ve teknisyenin neyin nereye gittiğini bilmesi için bir anahtar sağlar.

​

PCB HATALARINI HEMEN YENMEK

​

Yanmış bileşenler gibi PCB kusurları gerçek bir acı olabilir, ancak PCB montajı konusunda deneyime sahip bir elektronik sözleşmeli üreticiyle ortaklık yapmak fark oluşturacaktır. 

​

STATİK ELEKTRİĞİN CİHAZINIZA ZARAR VERMESİNİ ÖNLEYİN

​

Çoğu devre kartı bileşeni silikondan veya diğer yarı iletkenlerden oluşmaz. Bunun yerine, enerjiyi bir yerden diğerine taşıyan ince metalik folyo veya ince tellerdir.

 

Sonuç olarak, bu malzemeler ani statik elektrik patlamalarına (iki farklı malzeme türü birbirine sürttüğünde meydana gelen küçük elektrik boşalmalarına) eğilimli olabilir.

 

Saç kurutma makinesi bu küçük kıvılcımların popüler bir üreticisidir ve ayaklarınızı halı kaplı zemin üzerinde sürüklemek bile devreleri kısa devre yapan statik elektrik üretebilir.

 

Kendinizi statik elektrikten korumak için, tüm elektronik ekipmanı giysi ve halı gibi statik yük kaynaklarından uzak tutun ve elektronik ekipmanlarla çalışırken daima anti-statik bir bileklik takın.

​

BİR SICAK PCB KARTINI HAREKET ETTİRİKEN DİKKALİ OLUN

​

Lehimleme işlemi sırasında devre kartları ısınır. 230°F (110°C) sıcaklığa ulaşan lehim bağlantılarıyla, bu bileşenleri doğrudan güneş ışığından uzak tutarak ve çok ısınmamalarını sağlayarak aşırı ısınmadan korumak isteyeceksiniz.

 

Bir sıcak PCB kartını hareket ettirmeniz gerekiyorsa, metal bileşene yapışıp ona zarar verebileceğinden metal yerine ahşap bir alet kullanın.

 

Ayrıca lateks eldiven kullanın, böylece istemeden bir şeye sürtünürseniz yapışmaz (ve ek hasara neden olmaz).

​

HERHANGİ BİR AYARLAMA YAPMADAN ÖNCE GÜCÜ KESİN

​

Bir devre kartı üzerinde çalışırken, bağlantısını kesmeyi unutmamanız önemlidir.

 

Ayarlama yaparken herhangi bir bileşenin açılmasını istemezsiniz. Bu, maliyetli hasarların önlenmesine yardımcı olabileceğinden, günlük kullanım için de geliştirilmesi akıllıca bir alışkanlıktır.

 

Bir devre tahtasına değişiklik yapmadan veya yeni bileşenler eklemeden önce, iş istasyonunuzdaki diğer güç kaynaklarına bağlı hiçbir şey olmadığından emin olun.

​

ÇOK FAZLA CİHAZ/ANAHTAR İLE DEVRELERİAŞIRI YÜKLEMEYİN

​

Cihazların veya anahtarların aşırı kullanımı kısa devrelere ve yanmalara neden olabilir. Tek bir açma/kapama anahtarı örneğin maksimum 15A akımı geçiriyorsa; cihazda birden fazla anahtarınız varsa, o amperi aşmadığınızdan emin olun.

 

Bir şeyin ne kadar güç tükettiğini belirlemede zorluk yaşıyorsanız, bir cihazın açılıp kapatıldığında kaç amper tükettiğini belirlemek için bir ohmmetre kullanın.

​

TEMİZ ODA HAVALANDIRMASI

​

Bir havya çok fazla duman yayabilir, bu nedenle alanınızda yeterli havalandırma ve temiz hava olduğundan emin olun. Aksi takdirde, kalıcı baş ağrıları veya diğer önemli sağlık sorunları yaşayabilirsiniz.

 

Sıcak bir havyadaki fazla lehimi temizlemek için asla nemli bir sünger veya havlu kullanmayın çünkü alev alabilir; bunun yerine kuru bezler kullanın.

 

Ve aletlerinizle çalışırken bir şeyler ters giderse (veya arıza yapmaya başlarlarsa), bunları hemen kapatın ve bir elektrikçi veya yüksek voltajlarla çalışmaya aşina olan bir başkasıyla iletişime geçin.

 

Arızalı kablolama yangınlara veya ciddi hasara neden olabilecek elektrik çarpmalarına neden olabileceğinden, bilginiz yoksa hiçbir şeyi kendiniz onarmaya çalışmayın.

​

PCB' DE YETERSİZ KENAR BOŞLUĞU

 

Bakır iletken bir metal olduğu için PCB'nin aktif bir bileşenidir. Bununla birlikte bakır, korozyona karşı savunmasız olduğu için birçok PCB sorununa da neden olabilir. 

 

Korozyonun oluşmasını önlemek için bakırın üzerini başka malzemeler kaplar. Yine de PCB' yi kırptığınızda, bakır ile PCB' nin kenarı arasında yeterli boşluk yoksa, kaplama da kesilecek ve bakırın açığa çıkmasına neden olacaktır. PCB tasarım aşamasında buna dikkat edilmelidir.

​

PEDLER ARASINDAKİ EKSİK LEHİM MASKESİ

 

Lehim maskesi, PCB kartının bakır katmanını kaplayan şeydir. Bakırın çevresel etkenlerden, korozyondan korunmasına yardımcı olur ve bakır izlerini yalıtır. Bileşenlerin lehimlendiği açıkta kalan metal, pedler olarak bilinir.

​

Bazı durumlarda, pedler arasında yeterli lehim olmayabilir veya hiç olmayabilir. Bu olduğunda, bakırı açığa çıkarır ve montaj sırasında bir lehim köprüsü oluşturabilir. Lehim köprüsü, bakıra kısa süre maruz kalmaya ve kaçınılmaz PCB sorunlarına yol açacaktır.

​

THERMAL RELIEF KULLANIMI

 

Pedlerin etrafındaki ve onları uçağa bağlayan küçük izler thermal relief olarak bilinir. Pedlerin ısıyı dağıtmasına yardımcı olurlar ve lehimleme işlemi için temel bileşenlerdir. Bunlar sayesinde ped veya düzlem arasında boşluklar oluştuğunda, bu eksik bir bağlantıya yol açacaktır. 

 

Sonuç, daha az ısı transferidir. Aç kalmış termallere sahip PCB' ler daha sonra aşırı ısınmaya ve ardından hasara eğilimlidir.

​

ELEKTROMANYETİK SORUNLAR

 

Elektromanyetik uyumluluk (EMC) ve elektromanyetik girişim (EMI) , PCB'lerde yaygın olan iki sorundur. EMC, elektromanyetik enerji üretir, yayar ve davet eder.

 

EMI, EMC'nin istenmeyen ve zarar verici etkileridir.

 

Çok fazla EMI varsa, sonuç arızalı bir karttır.

 

Oldukça yaygın olarak, elektromanyetik sorunlar tasarım kusurlarından kaynaklanır.

​

DFM (Design for Manufacturability / Üretilebilirlik için Tasarım) Kullanmamak

 

DFM, Üretilebilirlik için Tasarım anlamına gelir.

 

Montaj işlemi sırasında ortaya çıkabilecek birçok sorunu ortadan kaldırmak için PCB pano yerleşimini inceleme sürecini ifade eder.

 

DFM, sonucun işleyen bir PCB olmasını sağlamak için oradadır.

 

DFM kontrollerinin kullanılmaması, üreticinin PCB'yi monte etmeden önce düzeltilmiş olabilecek olası hataları gözden kaçırdığı anlamına gelebilir.

​

MALZEME YAŞI

​

PCB' ler kaliteli şaraptan farklı olarak; bütün insanlar gibi yaşlanma eğilimindedir. Yaşlandıkça bozulmaya başlarlar.

​

Bileşenler, beklenen yaşam döngülerinin sonuna ulaştıktan sonra arızalanmaya başlar ve PCB' nin sabitlenmesi veya yenisiyle değiştirilmesi gerekir. Buna göre malzeme düşünülmelidir.

​

ASİT KAPANLARI VEYA TUZAKLARI 

 

"Asit kapanı (Acid Traps)" , bir PCB' deki dar açılar için kullanılan genel terimdir. 

​

Bu şekilde adlandırılırlar çünkü bu dar açılar PCB aşındırma işlemi sırasında asidi yakalar ve asidin açının köşesinde birikmesine izin verir. 

 

Açı, fonksiyonel olarak asidi köşede tasarımın gerektirdiğinden daha uzun süre tutar ve asidin amaçlanandan daha fazla yemesine neden olur. Sonuç olarak, asit bir bağlantıyı tehlikeye atabilir, devreyi arızalı hale getirebilir ve daha sonra daha ciddi sorunlara neden olabilir.

​

Çoğu tasarımcı, bir devre kartındaki dar açıların neden olduğu sorunların farkındadır ve bu nedenle bunlardan kaçınmak için eğitilmiştir. Ancak, hatalar olur. 

 

Çoğu zaman, PCB asit tuzakları basit bir insan hatasının sonucudur, ancak bazı tasarım yazılım programları, ayarlar doğru şekilde ayarlanmazsa devreleri dar açılara da ayarlayabilir.

​

Çoğu tasarımcı, çalışmalarını iki kez kontrol ederken dar açıları yakalar, ancak gözden kaçırmalar mümkündür. Durum böyleyse, iyi bir üretici bir DFM (Design for Manufacturability / Üretilebilirlik için Tasarım) kontrolü ile bu hataları yakalayacaktır.

​

PCB VE DEVRE KARTI TESTLERİ

 

PCB üretimi sırasında kalitesini sağlamak için farklı türlerde test ve muayene işlemleri gerçekleştirilir.

 

PCB yanma testi gibi yöntemler, PCB işlevselliğini engelleyebilecek olası kusurları kontrol eder ve nakliye veya kurulumdan önce bunları giderir. Piyasada çeşitli muayene ve test teknikleri mevcuttur. 

 

Bazı firmalar, hataların temel nedenini tespit eden ve zaman, emek ve kaynak israfını önleyen eksiksiz bir dizi zorlu test sunar.

 

Mesela; X-ray denetimi bunlardan bir tanesidir. Otomatikleştirilmiş X-ışını Denetimi (AXI: Automated X-ray Inspection ) olarak da bilinen bir PCB X-ışını denetim sistemi, aşağıdakiler gibi gizli PCB kusurlarını belirlemek için görünür ışık yerine X-ışını radyasyonu kullanır:

​

• BGA altında lehim köprüleme

• Eğik BGA

• BGA eksik toplar

• BGA kötü lehimleme

• Ped alanlarında lehim boşlukları

• Termal kusurlar

• QFN parça kusurları

 

Yukarıda belirtilen kusurlar, standart kameralarla veya çıplak gözle yapılan muayene sırasında görülemez. 

X-ray denetimi, üretim hatalarını tespit edebilen yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. X-ray kontrol makinesi PCB'yi herhangi bir açıdan inceleyebilir.

​

X-RAY testleri haricinde aşağıdaki gibi testler yapılmalıdır.

​

Devre kartlarınızın sahaya çıkmadan önce ürün kusurlarının tespit edilmeleri çok önemlidir. Farklı yöntemler dahil olmak üzere kapsamlı ve kapsamlı test süreçleri hazırlamalısınız.

 

Bunlar için aşağıdaki temel testler ele alınabilir;

• Yanma testi (Burn-in test),

• Devre içi test (In-circuit testing / ICT)

• Fonksiyonel test (Functional testing).

​

PCB Yanma (Burn-in) Testi:

 

Burn-in, erken arızaları tespit etmek ve yük kapasitesi oluşturmak için bir PCB testidir. Yakma testinden sonra, herhangi bir bileşenin yük kapasitesini daha iyi anlayabiliriz ve ürünün müşterinizin gereksinimlerini karşıladığını söyleyebilirsiniz.

 

Bu genellikle bir güç kaynağı ve aygıt yazılımının elektronikler aracılığıyla 12 ila 48 saat çalıştırılmasıyla yapılır.

 

Bu test sürecinin amacı, ürünleri yüksek voltaj seviyelerinde, standart sıcaklık aralıklarının dışında ve güç çevrimi koşulları altında çalıştırarak olası kusurları özetlemektir.

​

Yanma işlemi, yalnızca belirli bir fiziksel kusur nedeniyle değil, aynı zamanda montaj sırasında meydana gelen daha genel bir arıza nedeniyle de başarısız olacak bileşenlerin algılanmasını sağlar.

 

Amaç, yanma testinin ilk aşaması sırasında arızalı bileşenleri belirlemek ve değiştirmektir.

​

PCB Fonksiyonel Testi:

​

Bir PCB'nin hatasız olduğunu doğrulamak için son bir üretim adımı olarak fonksiyonel bir test kullanılır. Test edilmezse, bu kartların eksiksiz sistemlere entegre edilmesinden sonra bir cihazın doğru çalışmasını olumsuz etkileyebilir. 

 

Basit bir ifadeyle, işlevsel bir test, bir PCB işlevselliğini ve davranışını doğrular. PCB işlevsel testi, sinyal davranışının kontrolünden kısa devrelere kadar her şeyi kapsayan, kart işlevselliğini nitelendirmek için bir dizi testten oluşur.

​

Herhangi bir PCB üzerinde gerçekleştirilebilen diğer testlerin yanı sıra, fonksiyonel testler bir sinyal davranışının en kapsamlı görünümünü sağlar. Bu, devre içi testin ötesine geçer , burada tek tek bileşenler bir PCB üzerinde lehimlendikten sonra incelenir. Buna karşılık; PCB işlevsel testi, sevkiyattan önce bitmiş PCB'lerde başarılı/başarısız belirleme sağlar.

​

PCB' ler, tasarlandıklarına benzer bir sistem içinde test edilir ve gelecekteki çalışma ortamlarını tam olarak kopyalamak için belirli ekipman ve cihazların satın alınmasını içerebilir. 

 

İşlevsel test sistemleri, özel bağımsız sistemler, test yazılımı geliştirme, çevresel stres taramaları veya işlevsel yanmalı rafları içerebilir.

​

Devre içi test (In-circuit testing / ICT):

​

PCB ICT, her bir PCB'nin kısa devre, açıklık ve işlevsellik açısından kontrol edildiği bir test örneğidir. 

 

ICT, PCB testinin en eski biçimlerinden biridir ve daha büyük hacimli ve kararlı tasarımlar için en uygundur. 

​

Devre içi testin en yaygın yöntemi, çivi yatağı testini kullanır . Bu, bir PCB'nin açık, kısa devre ve işlevsellik açısından test edilebildiği en eski süreçlerden biridir. 

 

Bu testte, her PCB, her biri test etmek için tasarlandığı PCB'nin düzenine göre fikstür üzerine yerleştirilmiş bir dizi yaylı pogo pimi ile analize tabi tutulur. Herhangi bir arıza hızlı bir şekilde belirlenebilir ve gerekirse PCB yeniden işlenebilir veya hurdaya çıkarılabilir.

​

Bu pinler PCB çevresindeki test noktalarına temas ederek devre kartındaki yüzlerce hatta binlerce düğüme temas eder. Bu, cihazı PCB'nin üzerine çeken küçük bir vakum kullanılarak yapılır. 

 

Çivi yatağı fikstürü, tahmin edilebileceği gibi çok daha uzun sürse de, her bir düğümü manuel olarak kontrol eden bir cihazla birlikte kullanılabilir.

​

ICT, PCB'nin her bir bileşeninde doğru direnç ve kapasitansın gözlemlenip gözlemlenmediğini belirler. ICT testleri, elektronik devre kartı üretimi sırasında uygulanır ve desteklenir ve ilk lehim uygulamasından tam montajdan önceki son kontrole kadar her yerde kullanılabilir. 

 

Her aşama, her PCB'yi beklenen şematik ile karşılaştıran bir şirket içi bilgisayar tarafından izlenir. 

 

Devre içi test daha kapsamlıdır ve işlevsel testten daha fazla kaynak gerektirir, ancak bu sonuçta daha iyi test edilmiş ve daha güvenilir bir ürünle sonuçlanır.

​

Devre içi testin (ICT) faydaları nelerdir?

Devre içi test, elektronik bileşen yerleştirme hatalarını, lehim hatalarını ve devre kartı üretimi sırasında oluşabilecek diğer birçok olası arıza durumunu tespit etmede en etkili araçlardan biridir. 

 

Bu test şekli sayesinde , ancak ürün tamamen monte edildikten ve amaçlandığı gibi çalışması gerektiğinde gerçekleştirilebilen fonksiyonel testten farklı olarak, bitmiş ürünün montajından önce üretim hatalarını hesaba katmak mümkündür. Bu nedenle ICT, üretim süreci boyunca çok önemlidir ve işlevsel test aşamasında daha az hatayla sonuçlanır.

​

ICT Testleri için aşağıdaki cihazlar istenirse kullanılabilir;

• ICT: Teredyne Z1850VP ATE, Agilent HP3070 Series III ATE, GenRad 2287i

• Agilent HP8595E Spectrum Analyzer

• CSZ-32 Environmental chambers

• Tenner BTS Environmental Test Chamber

• Sencore Video Pro VP300

• Quadtech Sentry 20 AC/DC High Pot Tester

• Quadtech Sentry 50 Ground Bond Tester

• Full functional testing: digital, analog, RF

• Design and implementation of product testing

​

TASARIM&ÜRETİM SÜRECİNDE DEVRE KARTININ YANMAMASI İÇİN PRATİK YAKLAŞIMLAR VE ÇÖZÜMLER

​

“PCB TASARIM HATALARI ve DEVRE KARTININ YANMASI NASIL ENGELLENİR?” isimli bu makalemin devamı olan ve pratik yaklaşımları anlattığım uzun soluklu BLOG yazısına linke tıklayarak ulaşabilirsiniz.

​

SONUÇ

 

Artık bir PCB' nin arızalanmasına neyin neden olduğunu biliyorsunuz ve umarım bu arızalardan nasıl kaçınacağınızı öğrenmişsinizdir. 

 

Günün sonunda, bileşenlerin değiştirilmesi ve tasarımların yeniden işlenmesi PCB'lerle çalışma işinin bir parçasıdır. 

 

PCB testi, montajı ve yeniden imalatının tüm ayrıntılarını bilen bir ortağa sahip olmak size zaman ve para kazandırabilir. 

​