Devre Kartının İşlevleri Nelerdir?

Bir baskılı devre kartı veya PCB, neredeyse her tür elektronik cihazda bulunur. Bu plastik panolar ve gömülü bileşenleri, bilgisayarlardan ve cep telefonlarından akıllı saatlere kadar her şey için temel teknolojiyi sağlar. Bir PCB üzerindeki devre bağlantıları, elektrik akımının panodaki minyatür bileşenler arasında verimli bir şekilde yönlendirilmesini sağlayarak, daha büyük cihazların ve hacimli kabloların yerini alır.

Bir PC kartı, tasarlandığı uygulamaya bağlı olarak bilgi işlem, iletişim ve veri aktarımı ile ilgili çeşitli görevleri yerine getirebilir. Gerçekleştirdiği görevlerin yanı sıra, bir devre kartının belki de en önemli işlevi, bir cihazın elektroniğini kompakt bir alana entegre etmenin bir yolunu sağlamaktır. Bir PCB, bileşenlerin güvenli bir şekilde yalıtılırken bir güç kaynağına doğru şekilde bağlanmasını sağlar. Ayrıca devre kartları, dijital tasarım araçlarıyla tasarlanabildikleri ve fabrika otomasyonu kullanılarak yüksek hacimli üretilebildikleri için diğer seçeneklere göre daha ucuzdur.

Modern bir devre kartı tipik olarak farklı malzemelerin katmanlarından yapılır. Çeşitli katmanlar, bir laminasyon işlemiyle birbirine kaynaştırılır. Birçok levhadaki temel malzeme, sert bir çekirdek sağlayan cam elyafıdır. Ardından kartın bir veya iki tarafında bir bakır folyo tabakası gelir. Daha sonra iletken yollar haline gelen bakır izlerini tanımlamak için kimyasal bir işlem kullanılır. Bu izler, daha önceki elektronik montajlar için kullanılan noktadan noktaya yapım yönteminde bulunan dağınık tel sarmanın yerini alır.

A lehim maskesi katmanı bakır tabakayı korumak ve yalıtmak için devre kartına eklenir. Bu plastik tabaka, tahtanın her iki tarafını da kaplar ve genellikle yeşildir. Bunu takip eden bir serigrafi katmanı pano montajına yardımcı olan harfler, sayılar ve diğer tanımlayıcılarla. Bir devre kartının bileşenleri, lehimleme de dahil olmak üzere çeşitli şekillerde karta takılabilir. Bazı tutturma yöntemleri olarak bilinen küçük deliklerden yararlanılır. yol devre kartı üzerinden delinir. Amaçları, elektriğin panonun bir tarafından diğerine akmasına izin vermektir.

A devre elektriğin seyahat edebileceği bir iletken malzeme döngüsüdür. Döngü kapatıldığında, elektrik, pil gibi bir güç kaynağından iletken malzeme aracılığıyla kesintisiz olarak akabilir ve ardından güç kaynağına geri dönebilir. Devrenin tasarımı, elektriğin, elektrik potansiyelinin bir ölçüsü olan daha yüksek bir güç voltajından daha düşük bir voltaja akmaya çalışması gerçeğine dayanmaktadır.

Her devre en az dört temel elemandan oluşur. İlk eleman bir enerji kaynağı AC veya DC güç için. İkinci eleman, enerjinin hareket edebileceği bir tel gibi iletken bir malzemedir. Bu iletken yol olarak bilinir izlemek veya iz. Üçüncü unsur ise yükBir görevi veya işlemi gerçekleştirmek için gücün bir kısmını tüketen en az bir bileşenden oluşan. Dördüncü ve son eleman en az bir kontrolör veya değiştirmek güç akışını kontrol etmek için.

Bir devrenin kapalı yoluna bir yük yerleştirdiğinizde, yük, güç gerektiren bir eylemi gerçekleştirmek için elektrik akımı akışını kullanabilir. Örneğin, bir ışık yayan diyot (LED) bileşeni, takıldığı devreden güç geçtiğinde yanacak şekilde yapılabilir. Güç aşırı yüklenmesi bağlı bileşenlere zarar verebileceğinden yükün enerji tüketmesi gerekir.

Bir devre kartındaki en önemli bileşenler şunları içerir:

• pil: Genellikle devredeki iki nokta arasında voltaj farkı sağlayan çift terminalli bir cihaz aracılığıyla bir devre için güç sağlar
• kondansatör: Bir elektrik yükünü hızla tutabilen veya bırakabilen pil benzeri bir bileşen
• Diyot: Bir devre kartındaki elektriği tek yönde akmaya zorlayarak kontrol eder
• Bobin: Elektrik akımından gelen enerjiyi manyetik enerji olarak depolar
• IC (EntegreDevre): Minyatürleştirilmiş biçimde birçok devre ve bileşen içerebilen ve tipik olarak belirli bir işlevi yerine getiren bir çip
• NEDEN OLMUŞ (IşıkyayanDiyot): Görsel geri bildirim sağlamak için devre kartında kullanılan küçük bir ışık
• direnç: Direnç sağlayarak elektrik akımının akışını düzenler
• Değiştirmek: Kapalı veya açık olmasına bağlı olarak ya akımı bloke eder ya da akışına izin verir
• transistör: Elektrik sinyalleriyle kontrol edilen bir tür şalter

Devre kartındaki bileşenlerin her biri, genel PCB işlevi tarafından belirlenen belirli bir görevi veya bir dizi görevi yerine getirir. Transistörler ve kapasitörler gibi bazı bileşenler doğrudan elektrik akımları üzerinde çalışır. Entegre devreler olarak bilinen daha karmaşık bileşenler içinde yapı taşları olarak hizmet ederler.

PCBA terimi (Baskılı Devre Kartı Montajı için bir kısaltma), karta takılı ve bakır izlerine bağlı bileşenlerle tamamen doldurulmuş bir devre kartını tanımlamak için kullanılır. Ayrıca bir eklenti montajı olarak da adlandırılır. Bakır izleri olan ancak bileşenleri kurulu olmayan bir karta genellikle bir kart denir. çıplak tahta veya bir baskılı devre kartı.

Modern devre kartlarının tasarımı, eski tel sarılı devre kartlarına göre daha düşük maliyetle seri olarak üretilmelerini sağlar. Bir kartın tasarım aşaması, özel bilgisayar yazılımı yardımıyla düzenlendikten sonra, üretim ve montaj – en çok – otomatik hale getirilir. Bir PCBA, kalite güvence testi tamamlandıktan sonra bitmiş ve kullanıma hazır olarak kabul edilir.

Bir Açık devre kopuk bir kablo veya gevşek bağlantı nedeniyle kapanmayandır. Açık devre elektriği iletemediği için çalışmaz. Açık bir devrede voltaj bulunabilse de, akması için bir yol yoktur. Bazı durumlarda açık devre istenir. Örneğin, bir ışığı açıp kapatmak için kullanılan anahtar, ışığı güç kaynağına bağlayan devreyi açar ve kapatır.

Arızalı devrenin başka bir türü de kısa devrebir devrede çok fazla güç hareket ettiğinde ve iletken malzemeye veya güç kaynağına zarar verdiğinde meydana gelebilir. Kısa devreye, bir devredeki iki noktanın olması gerekmediğinde bağlanması neden olabilir, örneğin bir güç kaynağının iki terminali, aralarında yük bileşeni olmayan bağlantının bir kısmını boşaltmak için akım. Bir güç kaynağını bu şekilde devre dışı bırakmak tehlikeli olabilir ve hatta yangına veya patlamaya neden olabilir.

Vakum tüpleri ve elektrik röleleri, eski bilgisayarların temel işlevlerini yerine getiriyordu. Entegre devrelerin tanıtılması, elektronik bileşenlerin hem boyutunda hem de maliyetinde bir azalmaya yol açtı. Yakında, daha önce tüm odayı işgal eden bir cihazın tüm kablolarını içeren devre kartları geliştirildi. Bu ilk panolar, Masonit, Bakalit ve karton dahil olmak üzere çeşitli malzemelerden yapılmıştır ve konektörler, direklerin etrafına sarılı pirinç tellerden oluşuyordu.

1940'lardan başlayarak, bakır tel pirincin yerini aldığında devre kartlarının üretimi daha verimli ve daha ucuz hale geldi. Bakır kablolu erken panolar askeri radyolarda kullanılıyordu ve 1950'lerde tüketici cihazlarında da kullanılıyorlardı. Kısa bir süre sonra, yalnızca bir tarafında kablo bulunan tek taraflı kartlar, şu anda yaygın olarak kullanılan çift taraflı ve çok katmanlı PCB'lere dönüştü.

1970'lerden 1990'lara kadar PCB tasarımı daha karmaşık hale geldi. Aynı zamanda, levhaların hem fiziksel boyutu hem de maliyeti küçülmeye devam etti. Kartlar bağlı bileşenlerle daha yoğun hale geldikçe, bunların oluşturulmasına yardımcı olmak için bilgisayar destekli tasarım uygulamaları (CAD) geliştirildi. Bugün, dijital PCB tasarımı için ücretsiz ve düşük maliyetli seçeneklerden tasarım, üretim ve teste yardımcı olan tamamen işlevsel, yüksek fiyatlı paketlere kadar çeşitli araçlar mevcuttur.

Modern elektronik, 1950'lerin sonlarında tanıtılan entegre devre olmadan var olamazdı. Bir IC, belirli bir işlevi gerçekleştirmek için bir bilgisayar çipi üzerine monte edilmiş transistörler, dirençler ve diyotlar gibi minyatürleştirilmiş devreler ve bileşenler topluluğudur. Tek bir IC yongası binlerce hatta milyonlarca bileşen içerebilir. En yaygın entegre devre türleri arasında mantık kapıları, zamanlayıcılar, sayaçlar ve kaydırma yazmaçları bulunur.

Düşük seviyeli IC'lerin yanı sıra, bir bilgisayarı veya başka bir cihazı kontrol etme yeteneğine sahip daha karmaşık mikroişlemci ve mikrodenetleyici IC'leri de vardır. Diğer karmaşık entegre devreler, cep telefonlarında ve diğer elektronik cihazlarda bulunan ivmeölçerler ve jiroskoplar gibi dijital sensörleri içerir. PCB'lerin diğer parçaları gibi, entegre devrelerin boyutu da son birkaç on yılda istikrarlı bir şekilde azaldı.

Kullanılan eski tek taraflı PCB'lere bileşen montajı açık delik teknolojisi, bir bileşenin kartın bir tarafına takıldığı ve lehimleme kullanılarak diğer taraftaki iletken tel izlerine bir delikten sabitlendiği yer. Tanıtıldığı zaman, açık delik teknolojisi, noktadan noktaya inşaat üzerinde bir ilerlemeydi, ancak delikler PCB'de montaj için delinmiş olması, özellikle çok katmanlı panolar. Deliklerin tüm katmanlardan geçmesi gerektiğinden, tahtadaki mevcut gayrimenkulün büyük bir yüzdesi ortadan kaldırıldı.

Yüzey Montaj Teknolojisi (SMT), açık deliklerin neden olduğu sorunların çoğunu çözdü. Birkaç on yıl önce tanıtılmış olmasına rağmen, 1990'larda yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Bileşenler, bir kablo ucu yerine doğrudan bir devre kartına lehimlenebilecek küçük pedlere sahip olacak şekilde değiştirildi. SMT, PCB üreticilerinin bir PCB'nin her iki tarafında çok sayıda bileşeni yoğun bir şekilde paketlemesine izin verdi. Bu tür bir montajın otomasyonla üretilmesi de daha kolaydır.

SMT montajı devre kartlarında delik açma ihtiyacını ortadan kaldırmadı. Bazı PCB tasarımları, farklı katmanlardaki bileşenler arasında ara bağlantılara izin vermek için hala yollardan yararlanmaktadır. Ancak bu delikler, daha önce bileşen montajı için kullanılan açık delikler kadar müdahaleci değildir.

En karmaşık elektronik cihazlar, çok katmanlı PCB'leri içerebilir. Bu levhalar, yalıtım katmanları ile değişen bakır gibi iletken bir malzemeden en az üç katmandan oluşur. Çok katmanlı kartlar için yaygın konfigürasyonlar dört, altı, sekiz veya 10 katman içerir. Katmanlar arasında hava kalmamasını sağlamak için tüm katmanlar birlikte lamine edilmelidir. Bu işlem genellikle yüksek sıcaklık ve basınç altında yapılır.

Çok katmanlı PCB'lerin faydaları, daha küçük bir alanda daha yüksek bileşen ve devre yoğunluğunu içerir. Bilgisayarlar, dosya sunucuları, GPS teknolojisi, sağlık cihazları ve uydu ve havacılık sistemleri için kullanılırlar. Bununla birlikte, çok katmanlı levhaların bazı dezavantajları da vardır. Tek ve çift taraflı levhalardan daha karmaşık ve tasarım ve üretimleri daha zordur, bu da onları daha pahalı hale getirir. Ayrıca, kartın iç katmanlarında bir şeyler ters gittiğinde onarılmaları zor olabilir.