Elektronik cihazlar, bakırplaket üzerine monte edilen elektronik elemanlardan meydana gelirler.Elektronik devre şemaları, baskı devre şemalarına dönüştürülecek bakırplakaya aktarılır. Bu işleme baskı devre çıkarma tekniği denir.
Baskı devre çıkartılmazsaelektronik cihazların boyutları oldukça büyük olur. Montaj zorluğu ilekarşılaşılır. Baskı devre yöntemlerini kullanarak elektronik devrelerinbakır kart üzerine aktarılmasıyla seri üretime geçilmiş, fiyatlarıoldukça düşmüştür. Üç çeşit baskı devre çıkarma çıkartma tekniğivardır.
1.) Baskı devre kalemiyle çizim tekniği
2.) Pozitif 20 tekniği
3.) İpek baskı tekniği
a.) Bakır plaket
b.) Baskı devre kalemi
c.) Perhidrol
d.) Tuz ruhu
e.) Testere
f.) Yüksel devirli küçük matkap
g.) Temizlik malzemesi Bakır plakete çıkartmak istediğimiz devre aşağıda verilen flaşör devresidir.
Baskı devre çıkartılacağı zaman aşağıdaki yol incelenir.
1.) Devrede kullanılacak elemanlar temin edilir. Elemanların boyutları önemlidir. Bu kağıt üzerindeki ölçülendirme önemlidir.
T1-T2: BC 237 R2-R3: 10K 0.25W
D1: Kırmızı led R4: 120 0.25W
P1: 1M C1: 10F 16V
R1:4.7K 0.25W C2: 0.22F 16V
C3: 100F 16V
2.) Kağıda hatlar birbirini kesmeyecek şekilde baskı devre şeması çizilir.
3.) Baskı devre şemasıkullanılacak elemanların ayak ölçülerine göre en küçük hale getirilipelemanlar baskı devresinin üzerine yerleştirilip malzemeler plaketüzerine yerleştirilir.Baskı devrenin alt görünüşü
4.) Yerleştirme planının tersi başka bir kağıda çizilir.(Çizimin tersi aynen kopya edilir)
5.) Aşağıdaki çizim büyüklüğünde bakır plaket kıl testere ile kesilir.
6.) Bakır plaka temizleyici madde ile çok iyi bir şekilde temizlenir. Bol su ile yıkandıktan sonra durulayıp kurutulur.
7.) Kağıtta çizili olan baskıdevre şemasını karbon kağıt ile bakır plakete aktarılır. Bakır plaketüzerine çizilen baskı devre şemasını baskı devre kalemiyle düzgünceçizilir.
8.) Bakır plaketingirebileceği büyüklükte bir kaba bir perhidrol kapağı ölçekteperhidrol, dört perhidrol kapağı ölçekte de tuz ruhu karıştırınız.
9.) Plaketi, hazırladığınız eriğin içerisine atınız. Çizilen hatların dışındaki tüm bakır plaka çözülene kadar bekleyin.
10.) Bakır plaket üzerine baskı devre çıktıktan sonra bol suyla yıkayarak kurutulur.
11.) Kullanılan elemanların bacak kalınlıklarına göre, matkap ucu seçilir ve markalı yerler delinir.
12.) Bakır hattın ters yüzüne elektronik elemanlar yerleştirilir.
13.) Lehimleme işlemleri kısa devre meydana gelmeyecek şekilde yapılır. Devreye gerilim vererek devre çalıştırılır.
Pozitif 20 ile baskı devre çıkartırken;
a.) Bakır plaka
b.) Aydınger veya naylon
c.) Letraset, çini mürekkep
d.) Temizlik malzemesi
e.) Kıl testere
f.) NaOH
g.) FeCl3
h.) Ilık su
i.) Kurutma fırını
j.) Pozlandırma sistemi
k.) Matkap
l.) Karanlık oda
malzemeler kullanılır.
Aşağıdaki elektronik flaşör devresinin baskı devre şemasını çıkartalım.
1.) Devrede kullanılan elemanlar temin edilir. Elemanların boyutları çizimde ve montajda önemlidir.
2.) Kağıt üzerinde hatlar birbirini kesmeyecek şekilde ölçekli olarak baskı devresi çizilir
3.) Yerleşme planının tersi başka bir kağıda çizilir. Bu çizilen bakır plakete çıkacak olan baskı devre şemasıdır.
Baskı devrenin alt görünüşü
Baskı devre şeması ölçeğindebakır pertinaksı kıl testere ile kesilir. Bakır plakanın üzerinepozitif 20 sürüleceği için yüzeyin yağdan tamamen arındırılmış olmasıgerekir. Bakır plakanın temizleyici madde kullanılarak nemli bir bezlekir, pas ve yağı gidene kadar yıkanır. Temizleme işlemi tamamlandıktansonra musluğun altına tutulur. Kurulandıktan sonra parmak izikalmamasına dikkat edilir.
Temizlenmiş, kurutulmuş bakır plakaya pozitif 20 atılması içinkaranlık odada çalışılır. Odanın aşırı karanlık değil de loş bir ışığasahip olması tercih edilir. Pozitif 20 -10 C’lik bir ortamdasaklanmalıdır. Aynı zamanda pozitif 20 ile baskı devreler hem düzgün ,hem de kolay bir şekilde çıkar. Bakır plaka yatay fakat hafif eğimliolarak düzgün bir zemine konulur. Sprey 20cm mesafeden püskürtülür.Püskürme işlemi plakanın bir köşesinden başlayarak paralel şeritlerhalinde yapılmalı, plakanın her yerine aynı miktarda püskürmeye dikkatedilir. Püskürtme ile kaplama işlemi biter bitmez, plaka karanlık biryere konulur. Plakanın üzerine toz konmaması için dikkat edilmelidir.
Pozitif 20 püskürtüldüktensonra plakanın kurutma işlemi hemen yapılmalıdır. Karanlık bir ortamabırakılan kart kendi imkanlarıyla normal olarak 24 saatte kurur. Fak
atişlemlerin çabuk olması için kart ısı ayarlı fırında kurutulur. Fırınısısının 70 C’ye ayarlanması gerekir. 20 dakikada kurur. 70 C’ninüzerindeki ısı ve 20 dakikanın üzerindeki süre karta zarar verir.
Bundan sonra yapılacak işlempozlandırmadır. Pozlandırma işlemi karanlık odada yapılmalıdır. Dahaönce aydınger veya naylon üzerine hazırlanan baskı devre cam yüzeyinüzerine şeffaf bir bantla tutturulur. Üzerine bakır plaket yatırılır.
Bundansonra ışıkta bırakma süresi önemlidir. Işık kaynağını olarak çeşitlilambalar kullanılabilir. Işığa bırakma süresi lambanın cinsine veplakaya olan uzaklığa bağlıdır. Pozlandırmada dikkat edilmesi gerekenbir noktada plaka lambanın altına konmadan önce 2-3 dakika beklenerekasıl etkiyi yapan ultraviole tam güçte emisyonu için zaman bırakmak,plakayı ışığın altına daha sonra koymaktır. Lamba cinsine görepozlandırma işlemi gerçekleştirilir.
LAMBANIN PLAKAYA OLAN UZAKLIĞI VE POZ SÜRESİ
Kart üzerine baskı devre pozlandırıldıktan sonra banyo işleminegeçilir. Banyo çözeltisi hassas bir şekilde hazırlandıktan sonra bakırtabakasının çözünmesi daha az hatalı olur. Bir litre suyun içerisine7gr NaOH konulur. Banyo hazırlandıktan sonra pozlandırılmış olanbakırlı plaka çözeltisinin içerisine atılır.500W 20 cm 3 dak 300W 25 cm30-60 sn 2 yada 3 dakika sonra ışık gören yerlerin eriyerek dağıldığıgözlenir.
Letraset veya çini mürekkepleçizilen kısımların altında kalan kısımların ışık görmediği için olduğugibi kalır. Şayet yeterli süre geçmesine rağmen hiçbir yer erimiyorsa,poz süresi yeterli olmamış demektir veya bunun aksi erimemesi gerekenyerlerde eriyorsa, poz süresi fazla gelmiş demektir. Her iki durumda daçalışmaya devam edilmemeli bakır plaka asetonla temizlenip işe yenidenbaşlanmalıdır.
Bakır plaka belirlenen süre sonunda banyodan çıkarılmalı, bol su ileyıkanmalıdır. Bundan sonra plakayı artık karanlık odada tutmaya gerekyoktur. Sıra pozitif 20’nin banyoda erimiş olan kısımlarının altındangözüken bölgelerdeki bakırların yedirilmesi işlemine gelinir. Bununiçinde ayrı bir banyo hazırlanır.
En uygun banyo 100gr FeCl3150gr Su ‘dur. Bakır plaka hazırlanan çözeltinin içerisine atılarak40-50 C’de ısıtılır. Işık almayan letrasetin altındaki bakır kısımlarındışındaki tüm bakır tabaka gözükür. Plaka banyodan çıkarılarak bol suile yıkanır. 9.) Son işlem olarak baskı devresi asetonla silinerektemizlenir. Kart matkapla delinir. Elektronik elemanlar dikkatlişekilde monte edilerek lehimlenir.
B.4-İPEK BASKI TEKNİĞİ
İpek baskı yöntemi seri imalatlarda kullanılır bu yöntem
için,
a.) Bakır plaka
b.) Aydınger veya naylon
c.) Letraset,çini mürekkep
d.) Temizlik malzemesi
e.) Kıl testere
f.) Tahta üzerine iyice gerilmiş ipek
g.) Serisrol
h.) Hızlandırıcı
i.) Plastik veya karıştırıcı çubuk
j.) Rahle
k.) Pozlandırma masası
l.) Isıtıcı
m.) İpek üzerine konacak ağırlık
n.) Tazyikli su
o.) Matbaa mürekkebi
p.) Selilozik tiner
q.) Çamaşır suyu
r.) Baskı devre kabı
s.) Perhidrol
t.) Tuzruhu
u.) Matkap
v.) Karanlık ve loş oda
Malzemeler ve ortam temin edildikten sonra aşağıdaki elektronik flaşördevresini ipek baskı tekniği ile çıkaralım; Devrede kullanılacakelemanlar temin edilir. Elemanların boyutları yerleştirme planı veyerleştirmede önemlidir. Kağıt üzerinde hatlar birbirini kesmeyecekşekilde ölçekli olarak baskı devresi çizilir. Çizilen baskı devreyerleştirme planıdır.
Yerleştirme planının tersibaşka bir kağıda çizilir. Bu çizilen bakır plakete çıkacak olan baskıdevredir. Pozlandırma masasını üzerine asetatta bulunan baskı devreyüzeyini bantla yapıştırırız. Çalışma odası karartılır. Bu ipek üzerinesürülecek karışım hazırlanır. Plastik kabın içerisine bir kahve fincanıölçeğinde serisrol koyduğumuz serisrolün 1/10 ölçeğinde hızlandırıcıkoyarak, çubukla karıştırırız.
Tahta çerçeve içerisinegerilmiş ipek üzerine hazırlanan karışım dökülür. Karışımı yayacağımızalan asetat üzerine çizilen baskı devre şemasının alanından biraz dahafazla olmalıdır. İpek üzerinde duran karışım rahle ile homojen birşekilde yayılır. İpek karışımı her alanda eşit miktarda olmalıdır.Tahtaçerçeve içerisinde bulunan ipeğe sürülen karışım, yine karanlık ortamdasaç kurutma makinasıyla kurutulur.
İpek iyice kuruduktan sonrakarışımlı kısım pozlandırma masası üzerine yapıştırılmış baskı devreşemasının üzerine yerleştirilir. Üzerine dışarıdan gelebilecek ışıklarıengellemek için kitap, karbon vb. ağırlık konulur.
Pozlandırma işleminiyapabilmek için ultraviole ışık açılır. Poz süresi hazırlamış olduğumuzhızlandırıcı miktarına göre ayarlanır. Hızlandırıcı miktarı az ise pozsüresi az, hızlandırıcı miktarı fazla ise poz süresinin fazla olmasıgerekir. Bu süre 2 dakika ile 5 dakika arasında değişir. Poz süresiaynı anda ışık şiddetinede bağlıdır.
Pozlandırma işleminden sonraipeği bol tazyikli suyun altına tutarak iyice yıkanır. Bu anda bakırhatların olacağı kısımdaki karışım dökülecek diğer taraflar kalacaktır.
Işığı açarak, ipek kurutulur.Baskı devresi çıkacak şemanın ölçeğinde bakır plaket kıl testere ilekesilir. Temizlik maddeleri ile iyice temizlenir. İpek üzerineçıkardığımız baskı devre şemasını bakır plakete aktarabilmek için yenibir karışım hazırlanır. Plastik kap içerisine bir kahve fincanıölçeğinde matbaa mürekkebi konulur. İnceltmek için selülozik tinerkatılır. Karışım homojen olarak iyice karıştırılır.
Bakır plaket ipek üzerindekişemaya denk gelecek şekilde yerleştirilir. Karışımı yeterli miktardadökerek rahle ile düzgün şekilde çekilir. Kart düzgün şekilde ipeğinaltına alınır. İpek daha sonraki karışımlarda kullanılmak için hemenselilozik tinerle silinir.
Baskı devre çıkarma kabının içerisine bir perhidrol kapağı ölçekleperhidrol, dört ölçekte tuz ruhu atılır. Plaket hazırlanan eriğininiçerisine atılır. Devre şeması hatlarının dışındaki tüm bakır plakaçözülene kadar beklenir. Plaket çıktıktan sonra bol su ile yıkanır.Elemanların bacak kalınlıklarına göre, matkap ucu seçilir, markalıyerler delinir. Elemanlar yerleştirilir. Lehimleme işlemleri kısa devremeydana gelmeyecek şekilde dikkatlice
yapılır. Devreye gerilim vererekdevre çalıştırılır.
Bu plaka üzerine bakır folyoserilir ve daha iyi tutsun diye özel bir reçine ile yapıştırılır. Bakırkatın kalınlığı 35-70 µm kadardır. Bu şekilde bir veya iki yüzü bakırlakaplanmış plakalar elektronik malzemesi satıcılarında bulunur. Standartbüyüklük Avrupa formatı’dır. (100mm x 160mm) ve plaketler bu büyüklüğüntam katları şeklinde kesilmiş olmalıdır. İşte bu malzeme, baskı devreyapımında esastır ve profesyonel baskı devre imalatçıları tarafından dahazır olarak alınmaktadır.
Baskıdevre plaketlerinin hazırlanmasında en zor ve oyalayıcı adım, eldebulunan devre şeması veya deney düzeninden baskı devre planının eldeedilmesidir; iletken yollar birbirini kesmelidir. Tabii iki yüzlü(hatta çok katlı) baskı devreler de hazırlanabilir. Karmaşıkdevrelerde, yolların en iyi durumunu bulmak için kurşun kalemle taslakhazırlamak kaçınılmazdır.
Çok basit devrelerde iseyollar aside dayanıklı bir kalem ile doğrudan bakır üzerineçizilebilir. Hatta, aşırı basit bir devrede plaket hazırlanmadantamamen vazgeçilerek, delikli plakalar kullanılır.
Baskı devre hazırlamada kullanılan çok çeşitli yöntemler vardır. Buyöntemlerden biri de başarılı sonuçlar veren pozitif-fotorezistyöntemidir.
Bu yöntemde saydam kağıt(Aydınger) üzerinden çini mürekkebi ile koyu ve tam örtücü olarakçizilmiş pozitif, yani bakır yolların siyah olduğu, bir filmkullanılır. 90 g/m2 ağırlığında ve üzerinde 2.54 mm aralıklı çizgilerbasılmış kareli Aydınger kağıdı en uygun malzemedir. Bu çizgilerin UV-ışığı geçirmeleri yani açık mavi renkli olmaları gerekir.
Koyu kısımların ışıkgeçirmezliğini sağlamak için genellikle bir taraftan çizmek yeterliolmamaktadır. Bu nedenle de aydıngerin iki yüzden boyanmasında faydavardır. Çini mürekkeple çizim için yeterli deneyime sahipbulunmayanlar, Letraset benzeri çıkartmalar ve şeritlerkullanabilirler. Bu yaprakların üzerinde çeşitli büyüklük ve kalınlıktalehim adaları, yollar, köşeler ve semboller vardır.
Yolların ince olmasınıgerektiren kalabalık ve karmaşık devrelerde baskı devre filmini terstenyapmak ve ışıklandırma sırasında çıkartmaların bulunduğu yüzün aşağıyagelmesini sağlamak gerekir. Yoksa, ışığın kenarlarda kıvrılması sonucuyollar incelebilir. Şimdi artık eldeki baskı devre planı bakır yüzeyüzerine aktarılmalıdır. Yani yolları bırakıp geriye kalan bakırısıyırmak için bir yol bulunmalıdır.
Bunun için bakır, asidedayanıklı ve ışığa duyarlı bir film ile kapanır. Bu film ışıklandırılıpbanyo edildikten sonra açıkta kalan bakır kısımlar uygun aşındırıcımalzeme ile çözülebilir. Bakır yüzey pozitif 20 ile kaplanmadan öncebir mekanik temizleme tozu yardımıyla yağ ve asitlerdenarındırılmalıdır. Temizlikten sonra temizleme maddesi su ile akıtılır
Bakır üzerinden yekpare birsu filmi oluşması yüzeyin temizliğinin göstergesidir. Fotorezist-lak ınbakır üzerinde her tarafa eşit dağılması için plaket tamamenkurutulmalıdır. Ya da bez yerine saç kurutma makinesi kullanılmasıatıklar bırakmadığından daha uygundur. Ancak bakırı fazla ısıtıpbozmamak için arada 20 cm.lik bir uzaklık bırakılmalıdır. Spreyşeklindeki lak’ın sıkılması gün ışığında gerçekleştirilebilir. Ancaklak UV- ışığa duyarlı olduğundan, doğrudan güneş ışığını görmesiengellenmelidir.
Sprey 20 cm kadar uzaklıktanyatay olarak duran plaket üzerinde sanki bir yılanın yolu çiziliyormuşgibi sıkılmalıdır. Bu şekilde oluşan filmin kurutulması karanlıktayapılacaktır. Kurutma işlemi oda sıcaklığında 24 saat sürer, bu databii çok uzun bir süredir. Bir fırın kullanılırsa işlem süresi çokkısalır. Lak ile kaplanmış plaket soğuk fırının içine konur ve sıcaklıkyavaş olarak 70 şC’ ye çıkarılır, 30 -45 dakika sonra lak kurumuştur veışıklandırmaya hazırdır. Kurutma daha yüksek sıcaklıkta ve /veya dahauzun süre yapılırsa , lak pişer ve ışığa duyarlılığı kaybolur.
Işıklandırma için hazırlanmışolan baskı devre filmi plaketin lak’lı yüzüne konur. Filmin tamamenyapışması için de 2 mm kalınlığında bir cam parçası kullanılır. Enuygun ışık kaynağı UV- ampulü, örneğin cıva buharlı ampul veya yapaygüneş ışığı ampuludur.
Pozitif 20’nin duyarlı olduğuışığın dalga boyu üretici verilerine göre 360-410 nm arasındadır. Lambaile ışıklandırılan plaket arasındaki uzaklık 25- 30 cm, ışıklandırmasüresi ise lambanın gücü ve lak kalınlığına göre 1-5 dakika arasındaolmalıdır.
En iyi değer bir çok denemesonucu elde edilir ve her zaman aynı kalınlıkta kaplama yapılmasınadikkat edilerek, bulunmuş olan bu değer kullanılır. İlk defa baskıdevre yapan birisi için banyo işlemi en heyecanlı adımdır. 7gram NaOHbir litre su içinde tamamen çözülür. Bu orana dikkat edilmesi gerekir.Konsantrasyon fazla olursa ışık görmemiş yerlerde çözülür.
Banyo sıvısı plaketin üstünütamamen örtmeli
dir. Çözelti aynen film banyosunda olduğu gibi yavaşçahareket ettirilir, böylece plaketin üzerine her zaman temiz banyosıvısı gelir ve çözülmüş parçalar uzaklaşır. 2-3 dakika içinde "resim"ortaya çıkmalıdır, eğer hala bir şey gözükmüyorsa ışıklandırma çok kısaolmuş demektir. Her şey yolunda ise bakır yüzey üzerinde koyu renkliyollar ortaya çıkar.
Banyo bitiminde plaket su ileiyice yıkanarak NaOH’tan temizlenmelidir. Banyo sıvısı ile temasederseniz, temas yerini hemen bol su ile yıkamalısınız. Eğer buişlemler sırasında yanınızda limon veya sirke bulundurursanız, asitiçeren bu madde ile NaOH’ ı nötralize ederek etkisini giderebilirsiniz.Şimdi artık sıra açıkta kalan bakırın yedirilmesine gelmiştir. Pozitif20 kullanıla gelen asitli banyolara dayanıklı olduğundan, demir IIIklorür,amonyumpersulfat ve krom asidine baş vurulabilir.
Bu banyolar %30-40konsantrasyonlu olarak hazırlanırlar ve bir ısıtıcı üzerinde 40 -50 ºCsıcaklıkta tutulurlar. Banyo kabı olarak metal kap kullanılmaz, ısıyadayanıklı cam tencereler(pyrex) işinizi görür. Aşındırıcı banyoyu illede kendileri hazırlamak isteyen şu reçeteyi kullanabilirler:
7 kısım %35 tuz ruhu 1 kısım%30 hidrojenperoksit 25 kısım su Bu karışımın çok keskin bir kokusuvardır. Ve biraz dumanlıdır. Aşındırma etkisi çok kuvvetli olduğundandikkatle kullanılmalıdır. Acemi olanlar, işlem daha yavaş sürdüğünden,ilk sözü edilen maddelerle çalışmalıdırlar.
Karışımın reçetede verilendendaha konsantre olmamasına dikkat edilmelidir, yoksa banyoda kısa sürelibir köpürmeden sonra elinizde sadece pertinaks plakası kalır. Karışımsırası da yukarıdaki listeye uygun ve sondan başa doğru olmalıdır.Yoksa tersi yapılıp ta su asit içerisine içine boca edilirse, karışımkaynayıp etrafa sıçrar. Yedirme işleminden sonra plaket.
Üzerinde hiç hiçbir artıkkalmayacak şekilde akan su altında durulanır. İletken yollar üzerindehala aside dayanıklı olan lak bulunmaktadır. Bu kat da Aseton veyaNitro Verdünner ile kaldırılabilir.
Artık açıkta kalmış olan veuzun süre dayanmasını istediğiniz bakır kısımların koruyucu lehim lakıile kaplanması gerekir. Hazır laklar kullanılabileceği gibi alkol veyatiner içinde eritilmiş reçine de işimizi görür. Baskı devre şimdideliklerin delinmesi ve elemanların yerleştirilmesine hazırdır.