Çift taraflı PCB (Double-Sided PCB), alt tabakanın hem ön hem de arka yüzünün iletken bakır folyo tabakasıyla kaplı olduğu ve her iki yüzeye de iletken devre desenleri yerleştirilebilen baskılı devre kartı ifade eder. Yapısı, ortadaki yalıtkan alt tabaka ile alt tabakanın her iki yanındaki bakır folyo tabakalarından oluşur; kartın her iki yüzündeki elektriksel bağlantı, metalize delikler (Plated Through Hole, kısaca PTH) aracılığıyla sağlanır.
Metalize deliklerin üretim süreci, önce delme işleminin gerçekleştirilmesi, ardından kimyasal bakır kaplama ve elektrokaplama işlemleriyle delik duvarlarında iletken bir tabaka oluşturulmasıdır. Böylelikle güvenilir ve istikrarlı bir katmanlar arası bağlantı sağlanır. Tek taraflı pcb karşılaştırıldığında, çift taraflı pcb en belirgin özelliği, devrelerin tabakanın her iki yüzüne de yerleştirilebilmesi ve delikler aracılığıyla bağlantı sağlanabilmesidir. Üretim süreci açısından, çift taraflı pcb tek taraflı pcb göre çok önemli bir bakır kaplama (yani delik metalizasyonu) aşaması daha içerir.
Çift taraflı PCB (baskılı devre kartı) üretim sürecinin ayrıntılı açıklaması, başlıca aşamaları kapsar:
1.Mühendislik tasarımı ve belge hazırlığı
Devre şeması tasarımı: Altium, KiCad gibi Elektronik Tasarım Otomasyonu (EDA) yazılımları kullanılarak devre şeması çizilir.
Yerleşim ve kablo döşeme işlemi: Bileşenler çift taraflı kartın her iki yüzüne makul bir şekilde yerleştirilir ve kablolar (sırasıyla Üst katman ve Alt katmanda) bağlanır.
Üretim dosyalarının oluşturulması:
Gerber dosyaları: Her katmandaki bakır folyo, serigrafi ve lehim maskesi katmanlarının grafik bilgilerini içeren dosyalar.
Delme dosyaları: Delik konumlarını ve çaplarını belirlemek için kullanılır; Excellon formatında hazırlanır.
IPC netlistesi: Elektriksel bağlantıların doğrulanması için kullanılır.
2.Ana malzeme hazırlık aşaması
Ana kart seçimi: Genellikle FR-4 (epoksi reçine cam elyaf levha) tercih edilir ve her iki yüzü de bakır folyo ile kaplanır.
Kesme işlemi: Tasarımda belirtilen boyutlara göre ana kartın kesilmesi.
3.İç Katman Desen Aktarımı (Çift Yüzlü Eşzamanlı Olarak Yürütülür)
Bakır Yüzey Temizleme İşlemi: Bakır yüzeyindeki oksit tabakası ile yağ lekesi gibi yabancı maddeler temizlenir.
Fotorezist Kaplama: Her iki yüzeye eşit bir şekilde püskürtülerek veya rulo ile sürülerek ışığa duyarlı mürekkep (kuru film ve ıslak film olmak üzere iki tür vardır) uygulanır.
Pozlama İşlemi:
Tasarlanan negatif (film) her iki yüzündeki bakır folyoya yerleştirilir ve ardından UV ışığı ile ışınlanır.
Negatif film işleminde, pozlanan alandaki fotorezist sertleşir.
Görselleştirme işlemi: Alkali çözelti kullanılarak sertleşmemiş fotorezist tabakası çözülür ve böylece aşındırılması gereken bakır alanlar ortaya çıkar.
4.Aşındırma aşaması
Asidik aşındırma: Demir klorür veya amonyum bakır aşındırma sıvısı püskürtülerek, açıkta kalan bakır folyo çözülür.
Film Sökme İşlemi: Sertleşmiş fotorezisti kaldırarak, tasarlanan bakır devre desenini korur.
5.Laminasyon ve Delme Süreci
Oksitleme İşlemi (Bu isteğe bağlı bir adımdır): Bakır yüzeyi ile reçine arasındaki bağlanma gücünü artırır.
Mekanik Delme İşlemi:
Bilgisayarlı Sayısal Kontrol (CNC) delme tezgahı kullanılarak geçiş delikleri ve montaj delikleri açılır.
Kritik Parametre Kontrolü: Delik başlığının devri ve ilerleme hızı makul şekilde ayarlanarak çapak oluşumu önlenir.
Bakır kaplama (PTH) işlemi:
Kimyasal bakır kaplama: Delik duvarlarına mikron düzeyinde bir iletken tabaka biriktirerek deliklerin metalizasyonunu sağlar.
Elektrolitik bakır kalınlaştırma: Delik duvarlarındaki bakır tabakasını 20 – 25μm kalınlığa çıkararak elektrik iletiminin sorunsuz olmasını sağlar.
6.Dış Katman Desen Aktarımı ve Kaplama Aşamaları
Film baskı, pozlama ve geliştirme: 3. adımdaki işlemleri tekrarlayarak dış katman devre desenini oluşturun.
Desen kaplama işlemleri:
Bakır kaplama: Devre ve delik duvarlarındaki bakır tabakasını ikinci kez kalınlaştırarak kalınlığını 35 μm’nin üzerine çıkarın.
Kalay kaplama: Aşındırma koruma tabakası olarak bir kalay tabakası kaplayın.
7.Dış Katman Aşındırma ve Kalay Sökme İşlemleri
Alkali Aşındırma: Korunmayan devre dışı bakır folyoyu kaldırın.
Kalay Sökme İşlemi: Kalay tabakasını kaldırarak alt katmandaki bakır devreyi ortaya çıkarın.
8.Lehim Engelleyici Katman (Yeşil Boya) İşlemi
Lehim engelleyici mürekkep kaplama: Serigrafi veya püskürtme yöntemi kullanılarak, sıvı ışığa duyarlı lehim engelleyici boya (genellikle yeşil renktedir) levha üzerine kaplanır.
Pozlama ve Görüntüleme: Negatif film aracılığıyla açıklık alanları belirlenir (lehim yuvaları ve test noktaları ortaya çıkarılır).
Sertleştirme işlemi: Yüksek sıcaklıkta fırınlanarak mürekkep sertleştirilir.
9.Yüzey İşlem Süreci
Seçilebilir işlem türleri:
Kalay püskürtme (HASL): Lehimleme alanlarına bir kalay-kurşun alaşımı tabakası kaplanarak lehimleme direnci artırılır.
Elektrolitik altın kaplama (ENIG): Önce nikel astar uygulanır, ardından bir altın tabakası kaplanır; oksidasyon direnci sağlar ve ince pimli bileşenler için uygundur.
OSP: Organik lehim koruma tabakası uygulanır; maliyeti düşüktür, ancak lehimleme işleminin mümkün olduğunca çabuk gerçekleştirilmesi gerekir.
10.Serigrafi İşlemi
Yazı Baskısı: Beyaz mürekkep kullanılarak üst ve alt katmanlara bileşen numaraları, logo vb. bilgiler serigrafi ile basılır.
Sertleştirme İşlemi: UV ışınlama veya ısıl işlem yoluyla yazı katmanı sertleştirilir.
11.Şekillendirme ve Test Aşamaları
V-Cut veya Kenar Frezeleme İşlemi: Paneli tek tek PCB’lere keser.
Elektriksel Test (E-Test):
Fly-Probe Testi: Hareketli problar kullanılarak açık devre veya kısa devre olup olmadığı kontrol edilir (küçük seri üretime uygundur).
Prob yatağı testi: Özel tutucular kullanılarak toplu test yapılır (yüksek kapsama oranına sahiptir).
AOI kontrolü: Otomatik optik inceleme teknolojisi kullanılarak devrelerde kusur olup olmadığı kontrol edilir.
12.Son kontrol ve paketleme
Gözle kontrol/IPC standardına göre numune kontrolü: Ürünün boyutları, görünümü ve işlevselliği doğrulanır.
Vakumlu antistatik paketleme: Nakliye sırasında hasar görmesini ve oksitlenme oluşmasını önler.
Önemli Hususlar
Hizalama hassasiyeti gerekliliği: Çift taraflı desenler, konumlandırma delikleri veya hedef noktalar kullanılarak kesinlikle hizalanmalıdır.
Delik bakır kaplamasının güvenilirliği: Bakır kaplama işleminin kalitesi, katmanlar arası iletkenliğin ömrü üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Empedans kontrolü: Yüksek frekanslı sinyal hatları için, hat genişliği ve dielektrik katman kalınlığı hassas bir şekilde hesaplanmalıdır.
DFM optimizasyonu önerileri: Tasarım aşamasında üretim süreçleri yeterince dikkate alınmalıdır; örneğin, keskin açılı hatların oluşması gibi durumlardan kaçınılmalıdır.
Çift taraflı pcb Başlıca Uygulama Alanları
Tüketici Elektroniği: Haklı Olarak Talebin “Devi”
Birçok alan arasında, tüketici elektroniği talebinin ölçeği başı çekmektedir.
Akıllı telefon ve tablet alanı
Çekirdek ana kartlarda çoğunlukla çok Katmanlı pcb kullanılsa da, kamera modülü kartı, parmak izi tanıma kartı, çeşitli sensör kartları, tuş takımı kartı, pil yönetim kartı, kulaklık bağlantı kartı ve bazı şarj cihazlarının iç kartları gibi çok sayıda yardımcı modül ve bağlantı kartında çift taraflı pcb yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bilgisayar ve Periferik Alanı
Masaüstü ve dizüstü bilgisayarların içlerinde, genişletme kartları, ses kartları, bazı ağ kartları, güç kartları (sekonder taraf), klavye ve fare kartları, monitör sürücü kartları, ayrıca yazıcı ve tarayıcı kontrol kartları gibi bileşenlerde çift katmanlı kartlar yaygın olarak tercih edilmektedir.
Ev aletleri alanı
Televizyonların mantık kartlarındaki bazı işlev modülleri ile güç kartları, klima kontrol kartları, çamaşır makinesi kontrol kartları, mikrodalga fırın kontrol kartları, pirinç pişiriciler, indüksiyon ocakları, elektrikli vantilatörler ve akıllı aydınlatma armatürlerinin sürücü kartları gibi bileşenlerde çift taraflı kartlar önemli bir rol oynamaktadır.
Ses ve Görüntü Ekipmanları Alanı
Ses amplifikatör kartları, Bluetooth hoparlör ana kartları, set üstü kutular, bazı DVD oynatıcı kartları ve oyun konsolu kumanda kartları gibi ürünlerde de çift taraflı kartların kullanımı oldukça yaygındır.
Akıllı Ev Ekipmanları Alanı
Sıcaklık ve nem sensörleri, kapı ve pencere manyetik sensörleri, insan varlık sensörleri gibi çeşitli sensörler ile akıllı anahtarlar, akıllı prizler ve ağ geçidi alt modülleri gibi ürünlerde, çift taraflı kartlar sahip oldukları avantajlar sayesinde birçok ürün için ideal seçim haline gelmiştir.
Endüstriyel kontrol ve otomasyon alanı
Fabrika otomasyon ekipmanlarının kontrol kartları, sensör arayüz kartları, bazı motor sürücü kartları, insan-makine arayüzleri, ölçüm cihazları (multimetre, osiloskop probu, güç ölçer vb.) iç kartları ve PLC I/O modülleri gibi uygulamalarda, endüstriyel ortamlarda güvenilirlik ve maliyet açısından yüksek gereksinimler söz konusudur. Çift taraflı kartlar, birçok durumda performans ve maliyet dengesini sağlayan uygun maliyetli bir seçenek haline gelmiştir.
Otomotiv elektroniği alanı
Otomobillerin en temel elektronik kontrol ünitesi (ECU) genellikle çok Katmanlı pcb oluşsa da, araçların içinde ışık kontrolü için kullanılan far kontrol kartları, cam kontrol kartları, kapı kilidi kontrol kartları, silecek kontrol kartları, klima kontrol panelleri, koltuk ayar kontrol kartları gibi çok sayıda gövde kontrol modülü bulunmaktadır. Ayrıca basit sensör arayüz kartları (örneğin, lastik basıncı izleme vericisinin iç kartı) ve eğlence sistemlerinin yardımcı kartları da mevcuttur. Otomotiv elektroniğinin giderek artan düzeyiyle birlikte, çift taraflı kartların otomotiv elektroniği alanındaki kullanımı son derece yaygındır.
LED Aydınlatma Alanı
LED aydınlatma alanında, ister ampuller, ister floresan lambalar, ister panel lambalar veya sokak lambaları olsun, sürücü güç kartları neredeyse istisnasız olarak çift taraflı kartlardan oluşmaktadır. Bu, bu alandaki ana akım ve standart konfigürasyon haline gelmiştir ve talep son derece yüksektir.
İletişim Ekipmanları Alanı
Yönlendiriciler, anahtarlar, fiber modemler gibi ağ ekipmanlarında, yüksek performanslı ana yongaların ihtiyaçları karşılamak için çok Katmanlı pcb ihtiyaç duymasının yanı sıra, güç modülleri, arayüz dönüştürme kartları, gösterge ışığı kartları, fan kontrol kartları gibi çevresel modüllerde de sıklıkla çift taraflı pcb tercih edilmektedir.
Tıbbi Elektronik (Orta ve Düşük Karmaşıklıkta Cihazlar) Alanı
Tansiyon aletleri, kan şekeri ölçüm cihazları, fizik tedavi cihazları ve monitörlerin sensör kartı, ekran sürücü kartı, tuş takımı, güç adaptörü gibi bazı işlevsel modüllerinde de çift taraflı pcb yaygın olarak kullanılmaktadır.
