Pratik çalışma hakkında özet rapor: Enpi Elektronik te yaptığım staj boyunca elektronik kartların üretim teknikleri olan SMD ve THT dizgi yöntemleri ile firma bünyesinde üretilen kartların nasıl yapıldığını, üretim tekniklerini, kontrol aşamalarını, test yöntemlerini uygulamalı olarak gördüm. Kaliteli lehimleme yöntemleri ve RoHS standartı gibi hem PCB açısından hemde insanlar açısından önemli olan konulara ve arıza tespit yöntemleri ilgili detaylı bilgiler verildi.
PRATİK ÇALIŞMA GÜNLÜĞÜ PRATİK ÇALIŞMANIN KONUSU: Elektronik Kartların SMD ve THT Dizgi İle Yapılarak Çalışır Hale Getirilmesi. 10.06.2010 TARİHİNDEN 28.07.2010 TARİHİNE KADAR Sayfa No: Yapılan işler 1. gün 1 Oryantasyon eğitimi alındı. 2. gün 2-3 SMD ve PCB hakkında bilgiler alındı. 3. gün 4-6 Lehimleme işlemi ve RoHS kriterleri hakkında bilgiler alındı. 4. gün 7 Lehimleme uygulamaları yapıldı. 5. gün 8. gün 8-13 SMD Dizgi işlemleri öğrenildi ve uygulamaları yapıldı. 9.gün 14 Yapılan dizgilerin fırınlama işlemi anlaşıldı ve uygulamaları yapıldı. 10. gün 14. gün 15 Fırınlamadan çıkan dizgilerin kontrol işleri hakkında bilgiler alındı ve uygulamaları yapıldı. 15. gün 17. gün 16 THT Dizgi hakkında bilgiler alındı ve uygulamaları gerçekleştirildi. 18. gün 19. gün 17-18 Dalga Pota sistemi görüldü ve uygulamaları gerçekleştirildi. 20. gün 24. gün 19 Dalga Potadan çıkan dizgilerin kontrol edilmesi hakkında bilgiler alındı ve uygulamaları gerçekleştirildi. 25.gün 31. gün 20-21 Dizgi işlemi biten kartların çalışma testleri ve uygulaması yapıldı. ONAYLAYANIN ADI, SOYADI, İMZA VE KAŞESİ:
Yapılan İş: Oryantasyon Eğitimi Enpi Elektronik, elektronik kart donanım ve yazılım tasarımı yapmak üzere 2003 yılında kurulmuştur. Kuruluşundan bugüne dek, endüstriden tekstile, beyaz eşyadan elektriğe kadar birçok çeşitli sektöre değişik ürünler tasarlamış ve danışmanlık hizmeti vermiştir. 2005 yılında otomatik dizgi ve lehimleme makinaları alarak seri imalata da başlayan firma, tasarladığı ürünleri kendi bünyesinde üretime almış ve kısa sürede üretim kapasitesini genişleterek 200 e yakın firmaya elektronik kart üretim hizmeti vermeye başlamıştır. Firma, tasarım alanında ısıtma ve beyaz eşya sektörlerini hedef olarak seçmiştir. Kombi, şofben, elektrikli termosifon, hava perdesi, güneş enerjisi sistemi, katı yakıt kombisi, ısı pompası, fırın gibi cihazların elektronik kontrol kartlarında uzmanlaşmıştır. Firmanın kendine ait ürünleri olmakla birlikte müşteriye özel çözümler de sunulmaktadır. Kaliteyi ve müşteri memnuniyetini her zaman ön planda bulunduran Enpi Elektronik, müşterilerine en uygun fiyat, en üstün kalite ve zamanında teslimat hizmeti verebilmek için sürekli gelişen ve büyümeye devam eden bir firmadır. Firmada uluslararası standartlara ve RoHS kriterlerine uygun tasarım ve üretim yapılmaktadır. Enpi Elektronik, müşterilerinin beklenti ve ihtiyaçlarını en iyi şekilde karşılamak amacıyla, 2007 yılında ISO 9001:2000 kalite sertifikasını almış ve aşağıdaki hususları kendine felsefe edinmiştir: Ayrıca, üretimdeki kombi kartlarımızın EN298 standardına uyumluluğuna dair CE belgelerimiz mevcuttur. Vizyonu: Teknoloji ve yenilikleri sürekli takip ederek ve geliştirerek, uluslararası kalite standartlarında ürün ve hizmet üretebilen, ihracaat yapabilen, güvenilir, öncü ve lider bir mühendislik ve üretim şirketi olmaktır. Misyonu: * Teknolojik yetenek ve kapasitesini AR-GE çalışmaları ile geliştirerek, özgün ürün tasarımları ve alternatif çözümler üreterek özellikle ısıtıcı ve beyaz eşya sektöründeki ürün yelpazesini genişleterek ülkemizin dışa bağımlılığını asgariye indirmek ve hatta bu ürünleri dışarıya ihraç etmek * Müşteri memnuniyetini esas alan bir yaklaşımla kalite ve maliyet dengesini kurarak emsalleri ile rekabet edebilecek bir şekilde elektronik kart üretim hizmeti sunmak * İş süreçlerini, hizmetlerini, teknolojisini ve performansını sürekli geliştirmek ve iyileştirmek * Görev anlayışı ve sorumluluk duygusu gelişmiş çalışanlara sahip olmak, çalışanlarına motivasyon ve iş tatmini sağlamak
Yapılan İş: SMD ve PCB SMD Nedir? Elektronik devrelerin, yüzeye monte edilebilen komponentlerine SMD(Surface Mount Device) denir. Yüzey montaj teknolojisi seri üretimi bu (SMD) komponentlerin yüzey üzerine dizgi robotları (yüzey montaj dizgi makineleri) sayesinde monte edilmesiyle gerçekleşir. SMD elemanları ilk defa 1960 yılında IBM tarafından kullanılmış. SMD kullanımından önce devre montajları, sadece bacaklı elemanlarla yapılabilmekteydi. Yüzey montaj elemanları çok daha küçük imal edilebilmektedir. Yüzey montaj devre elemanları beraberinde minyatür kartlar tasarlamayı getirmiştir. Bu sayede daha küçük ebatlarda elektronik devreleri tasarlamak mümkün olabilmiştir. Bacaklı devre elemanlarının elektronik kartlarda deliklere takılıp erimiş lehim haznesine daldırılarak lehimlenmesi gerekirken SMD elemanlar kart yüzeyine monte edilir ve fırınlanır. Şekil 1 - SMD Komponentler Dikdörtgen prizma ve silindir gövdeli minyatür elemanlara çip komponent denir. 2008 yılı itibariyle en küçük çip komponent 0.1 x 0.05mm (LxW) boyutlarındadır. Endüstride 1,0 x 0,5 mm (LxW) boyutunda çipler çoğunlukla sadece yüksek teknoloji gerektiren ve az yer kaplaması arzu edilen cihazlarda (cep telefonu, PDA, el bilgisayarları, RF modüllerde vb.) kullanılırken, 1,6 x 0,8 mm (LxW) ve daha büyük boyutlardaki yüzey montaj devre elemanlarını SMD Teknolojisi ile üretilmiş her türlü cihazın içinde görmek mümkündür. Çip komponentlerin yanı sıra gövdeden iki yana bacakların dışa çıktığı SOP ve dört tarafa dışa çıktığı QFP tipleri, dört taraftan gövde altına J harfi biçiminde kıvrık bacaklı PLCC ve gövdenin alt kısmında matris şeklide lehim toplarının bulunduğu BGA kılıf tipleri de çok bilinen kılıf tipleridir. PCB Nedir? Açılımı Printed Circuit Board olan elektronik devrelerin bakır yollar içeren plakalar üzerinde işlenmiş halidir. Baskılı devre olarak de çevrilebilir. Baskılı devre (PCB) hemen her elektronik cihazda bulunur. Eğer bir cihazda elektronik parçalar varsa, bunlar büyük veya küçük bir PCB nin üstüne yerleştirilir. Elektronik bileşenleri bir arada tutmak dışında, bir PCB nin asıl amacı üzerindeki bileşenler arasında elektriksel bağlantıyı sağlamaktır. Elektronik aygıtlar daha karmaşık yapılarda üretilip daha çok bileşene ihtiyaç duydukça, PCB ye de daha çok bileşen ve daha yoğun devreler eklenmeye başlamıştır.
Yapılan İş: SMD ve PCB Şekil 2 - İletken Deseni Kartın kendisi yalıtkan ve esnek olmayan bir maddedir. Kartın yüzeyinde görülen ince bağlantılar, üretim aşamasının başında tüm kartı kaplayan bakır folyonun parçasıdır. Bu bakır folyo kısmen oyulur ve kalan bakır yollar bir ağ oluşturur. Bu yollar İletken Deseni olarak adlandırılır ve PCB ye monte edilen elektronik parçaların arasındaki elektriksel bağlantıyı sağlar. PCB ile çalışırken el ile temas etmemesine dikkat edilmelidir. İnsan elindeki ter ve tuz iletken yollara zarar verebilmektedir. El ile tutmanın kaçınılmaz olduğu durumda ESD bileklik takılmalıdır. Şekil 3 ESD Bileklik
Yapılan İş: Lehimleme İşlemi ve RoHS Kriterleri Lehimleme işlemi ve RoHS kriterleri Lehim: İki metal parçasını birbirine bağlamak için erimiş halde kullanılan, tatbik edildiği metalden daha düşük sıcaklıkta eriyen, bir metal veya alaşım. Lehimleme, bir bağlantıdaki iki veya daha fazla metal parçayı, bir metal bağlantı alaşımı (lehim) ile ısı yardımıyla birleştirme tekniğidir. Lehim alaşımı, erime noktasının üstünde ısıtılarak eritilir ve bu sıvı parçaların birleşme yüzeyleri arasını doldurur. Bu işlem sırasında metal yüzeyleri de kısmen erir ve kimyevi bir değişme göstererek lehim alaşımı ile birlikte yeni bir alaşım meydana getirir. Erimiş alaşımın donması ile parçalar birleşmiş olur. Lehim bağlantılarının, kaynağa göre en önemli üstünlükleri kalıcı olmaları, istenildiğinde kolayca sökülebilmeleridir. Lehim, yumuşak ve sert lehim olmak üzere iki türlüdür: Yumuşak Lehim: Yumuşak lehim ile 430 C nin altında lehim bağlantısı gerçekleştirilir. Burada maksat, parçaları lehim bağlantısı ile birleştirmek veya tutturmaktır. Bağlantıya kuvvet taşıtılacağı durumlarda kullanılmaz. Alçak sıcaklıklarda gerçekleştirilen bu tür lehim işlemi, ısıya karşı hassas malzeme kullanılan konstrüksiyonlarda en uygun ve kolay bağlama şeklidir. Yumuşak lehim alaşımlarında malzeme olarak genellikle kalay-kurşun alaşımları kullanılır. Kalay oranı % 5 70 oranında değişerek, 183 C'den 312 C'ye kadar bir erime aralığı sağlar. Bakır, pirinç, nikel, demir ve diğer kaplanmış metallerin birleştirilmesinde kullanılır. % 63 kalay, % 37 kurşun alaşımlı yumuşak lehim, en düşük (183 C) erime noktasıyla kolayca kullanılabildiğinden elektronikte yapılan bağlantı ve fabrika montaj işlemlerinde geniş bir şekilde kullanılır. % 60 kalay, % 40 kurşun ve % 50 50 kurşun-kalay alaşımları elektrik ve diğer genel kullanım alanlarında yaygın olarak kullanılır. Sert lehim: Sert lehim işlemi, 595 C'den 1175 C'ye kadar sıcaklıklarda eriyen lehim alaşımları ile lehimleme işlemidir. Sert lehim, yumuşak lehime göre daha kuvvetli bir bağlantı yapar. Lehim alaşımı olarak alüminyum, bakır, gümüş, çinko, nikel, magnezyum, altın gibi metallerin alaşımları kullanılır. Isıtma işlemi alev, indüktif, elektrik direnç veya erimiş metal banyoları yardımıyla yapılır. Lehimleme işlemi: Lehimleme işlemi aşağıdaki aşamalarla gerçekleştirilir: 1. Birleştirilecek yüzeyler, mekanik veya kimyevi usullerle temizlenir. 2. Asitli lehim pastası (lehim tozu) tatbikiyle yüzeylerdeki oksitlenme önlenir. Lehim alaşımının metal yüzeylerle teması sağlanır. 3. Parça yüzeyleri arada 0,05 0,13 mm (50 130 mikron) kalacak şekilde birleştirilir. Lehim eritilince kılcallık sebebiyle ince bir tabaka meydana getirecek bir şekilde bu boşluğa nüfuz edecektir. 4. Alev veya havya yardımıyla ısı tatbik edilir. Havya olarak herhangi bir sıcak metal parçası kullanılabilir. Pirinç lehimi için gaz alevi kullanılır. İndüktiv, elektrik direnç, fırında ısıtma ve erimiş metal banyoları, kullanılan diğer metotlardır. 5. Lehim ya elle veya birleştirilecek bağlantı noktalarına evvelden yerleştirilerek tatbik edilir. 6. Bağlantı kıpırdatmadan soğutulur. 7. Korozif bir özellik gösteren lehim pastası ve artıkları temizlenir.
Yapılan İş: Lehimleme İşlemi ve RoHS Kriterleri Elektronikte, mikro-elemanların bağlanmasında, özel lehim çubuklarının ucunda erimiş halde bulunan küçük lehim parçalarının, bağlantıya dokundurularak tatbiki ile lehimleme sağlanır. Endüstri alanında lehimleme, seri üretim ilkesine göre gerçekleştirilir. Yalnızca iç bölümdeki elle lehimlenen birkaç nokta dışında ötekiler, sisteme monte edilir ve asılı parçaların otomatik olarak birleştirildiği, erimiş lehim banyosu içinden geçirilir. Bir başka usulde de soğuk lehim parçalarının bağlantı yerlerine yerleştirilip, noktasal dirençle ısıtılan ana metal üzerinde eritilmesiyle olur. Lehim pastaları: Metaller havayla temas ettiklerinde ve ısıtıldıklarında oksitlenme eğilimi gösterdiklerinden, bu okside mani olmak ve metal yüzeyini temizlemek için lehim yaparken lehim pastası kullanılır. Bunlar ticari olarak bulunabilirler. Çabuk etkili bir pasta, su içinde üç kısım çinko klorit ve bir kısım amonyum klorit eriyiği şeklindedir. Paslanmaz çeliklerin lehimlenmesinde hidroklorik aside veya kalay kloride, çinko klorit ilavesiyle elde edilen lehim tozu kullanılır. Taşıyıcı olarak alkol kullanılan reçine kökenli eriticiler bu işlemde iyi bir bağlantı elde edilmesini sağlar ve elektronik cihazların ve kolay lehimlenen metallerin bağlanmasında kullanılır. RoHS: Restriction of the use of certain Hazardous Substances (Sağlığa Zararlı Maddelerin Kullanımının Kısıtlanması) RoHS, Avrupa Birliği tarafından dikte edilen; elektronik cihaz üretiminin çevreye zarar vermemesi için, sağlığa zararlı maddelerin elektrikli ve elektronik ürünlerdeki kullanım miktarlarını kısıtlayan kurallardır. Sağlığa zararlı maddelerin kısıtlanması hem kapasitör, transistör, entegre devre, konnektör, vb gibi elektronik malzeme üreticileri için, hem de bu ürünleri kullanarak baskılı devre, yarı mamul veya mamul ürün yapan üreticiler için geçerlidir. Bu kurallara uyması için firmalara Temmuz 2006 tarihine kadar mühlet tanınmıştır. Bu tarihten sonra da zararlı maddelerin kullanımına eski ürünlerin tamiri nedeniyle müsaade edilebilmekte, ancak yeni üretimlerde RoHS kurallarına uyulması istenmektedir. Birçok firma şimdiden üretimlerini bu kurallar çerçevesinde yapmak üzere değişikliklere başlamıştır. Dünyanın diğer bölgeleri de benzer tedbirleri kabul etmişlerdir. Bunlardan Japonya bu konudaki önlemleri ilk başlatan ülkedir. Avrupa Birliği Japonya'dan sonra gelmektedir. ABD ise Ocak 2007 tarihi itibariyle benzer uygulamaya geçmeyi hedeflemiş olarak üçüncü sıradadır. Asya ülkeleri ve bilhassa üretimin büyük çoğunluğunu yapan Çin'de bulunan ufak firmalar bu konuda yavaş davransa da, bu ülke yönetimleri RoHS kurallarına uyma konusunda kararlıdır. Sağlığa zararlı maddeler nelerdir? RoHS kuralları birçok kişi tarafından "kurşunsuz üretim" gibi algılansa da aslında sağlığa zararlı maddeler sadece kurşundan ibaret değildir. RoHS kapsamında kullanımı yasaklanan 6 madde ve müsaade edilen maksimum miktarlar şunlardır: -Cd Cadmium %0.01ppm -Hg Mercury (Civa) %0.1 ppm -Cr (VI) Hexavalent Chromium %0.1 ppm -PBB Polybrominated Biphenyl %0.1 ppm -PBDE Polybrominated Diphenyl Ether %0.1 ppm -Pb Lead (Kurşun) %0.1 ppm ppm = parts per million
Yapılan İş: Lehimleme Uygulamaları Üretim hatası kartların üzerinde lehim çeşitleri, lehimleme teknikleri ve iyi bir lehim nasıl yapılır uygulamalı olarak gerçekleştirildi. Alaşım Cinsi (Sn-Pb) Tel Çapı Ergime Sıcaklığı En uygun kullanım yüzeyi/metal 60/40 (L-Sn60Pb) 0,75 mm - 0,8 mm 1 mm - 1,2 mm 4 mm - 3 mm 188 C Bakır, Kalay, Çinko, Kurşun, Altın, Gümüş, Kadmiyum 60/40 L-Sn60Pb(Sb) 0,75 mm - 1,2 mm 188 C Bakır, Kalay, Çinko, Kurşun 50/50 (L-Sn50Pb) 1,6 mm - 2 mm 212 C Bakır, Kalay, Çinko, Kurşun, Altın, Gümüş, Kadmiyum 40/60 (L-Sn40Pb) 35/65 (L-Sn35Pb) 30/70 (L-Sn30Pb) 1,6 mm 234 C Bakır, Kalay, Çinko, Kurşun, Gümüş, Kadmiyum 1,6 mm 247 C Bakır, Kalay, Çinko, Kurşun, Gümüş, Kadmiyum 1,6 mm 255 C Bakır, Kalay, Çinko, Kurşun, Gümüş, Kadmiyum, Pirinç(Cu+Zn), Nikel 20/80 (L-Sn20Pb) 1 mm - 1,2 mm 1,6 mm 275 C Bakır, Kalay, Çinko,Kurşun, Pirinç (Cu+Zn),Nikel L-Sn62PbAg2 0,75 mm - 1 mm 179 C Bakır, Kalay, Çinko,Kurşun, Gümüş 96 S (% 4 Gümüşlü) 1,6 mm - 2 mm 221 C Paslanmaz çelik ve tüm metaller (Alüminyum hariç) Sn 60 Pb 1,6 mm - 2 mm 188 C Alüminyum hariç tüm metaller Kullanılan kısaltmalar Sn Pb Ag Sb Kalay Kurşun Gümüş Antimon Şekil 4 Lehim Şekilleri
Yapılan İş: SMD Dizgi İşlemleri ve Uygulamaları Komponentlerin PCB ye Yapıştırılma Şekilleri Temel olarak komponentleri pcb ye ya manuel lehimleme ya da otomatik lehimleme makinesi yardımıyla yapıştırabiliriz. Gelişen teknoloji ile artık manuel lehimleme daha az kullanılmaktadır. Komponentlerin makinede devreye entegre edilebilmeleri için gereken bilgisayar altyapısı sağlanamıyorsa üretici manüel lehimleme sistemini kullanmak zorundadır. Hem manuel sistemde hemde otomatik sistemde elek kullanılır. Pad devre elemanlarının pcb ye yapıştıkları noktadır. Elek üzerinde lehim çekildiğinde altındaki pcb nin sadece padlerine lehim ileten şablondur. Bununla birlikte bazı kartlarda yapıştırıcı kullanılır bu şekilde devreye entegre edilen malzemeler potada lehimlenir. Manuel Lehimleme Şekil 5 te bir serigrafi kalıbı örneği görülmektedir. Şekilde görünen üst yüze krem lehim ya da yapıştırıcı koyulmakta ve plastik aparat yardımıyla çekilmektedir. Böylece görülen boşluklardan pcb nin padlerine yapıştırıcı aktarılmaktadır. Burada çok dikkatli olunmalıdır. Olası bir hata bir kısa devreye yol açabilmektedir. Üretim aşamasında kartların sayısı binlerle ifade edildiğinden bu yöntem zaman açısından da bir dezavantaj oluşturmaktadır. Şekil 5 Serigrafi Kalıbı Yapılacak olan kartın önce serigrafi kalıbı hazırlanır. Serigrafi kalıbı yapımı örnek bir pcb nin yardımıyla yapılır. Serigrafi kalıplarıı genelde sadece bu işi yapan şirketlere PCB yi sipariş eden şirket tarafından yaptırılır. Üzerindeki gerginlik, konumlandırma üretim aşamasında önemli yer tutar. Bu bakımdan sadece serigrafi kalıbı yapımı dahi bir sektör halini almıştır
Yapılan İş: SMD Dizgi İşlemleri ve Uygulamaları Otomatik Lehimleme Otomatik lehimleme adından da anlaşılacağa üzere makineler yardımıyla yapılır. İçerisindeki kalıp haznesine yine manuel de kullanabildiğimiz serigrafi kalıbı konulur. Tek fark üzerindeki fiditual lardır. Fiditual makinenin kartı gördüğü kısım yani makinenin kartın koordinatlarını tayin ettiği noktalardır. Bu koordinatı esas alarak lehimleme işlemini gerçekleştirir. Makinenin içerisine kullanacağınız yapıştırıcı eklenir. Makine operatörü kalıbı makineye tanıtır ve böylece seri halde lehimleme işlemi gerçekleştirilir. Kart adedinin fazla olması ve çok dikkat gerektirmesi lehimleme işlemini makinelerde yapmayı cazip hale getirmiştir. Buna ek olarak lehim makineleri süre açısından da oldukça avantajlıdır. Ortalama bir kart 5 sn içerisinde lehimlenebilmektedir. Şekil 6 - Dek Otomatik Lehimleme Makinesi Şekil 7 a- Dek'in İç Yapısı b-lehime Gönderilen PCB Şekil 6 da görülen lehimleme makinesi (DEK) yardımıyla seri halde lehimle yapılabilir. Serigrafi kalıbı Şekil 7-a daki hazneye konulur. Dek e kalıbı tanıttıktan sonra PCB ler şekil 7-b deki şekilde makineye gönderilir. Tercihe göre krem lehim yada yapıştırıcı kalıbın üzerine konulur ve Dek bunu pcb padlerine aktarır.
Yapılan İş: SMD Dizgi İşlemleri ve Uygulamaları Makineye gönderilen PCB Şekil 8-a da görüldüğü gibi iki bıçak tarafından krem lehim çekilerek lehimlenmiş olur. Şekil 8-b de lehimlenmiş bir pcb görülmektedir. Şekil 8 a- Krem Lehim PCB'ye aktarılıyor b- Lehimlenmiş PCB Böylece lehimleme işlemi sonra eren kartlar Smd dizgi işlemine hazır hale gelmektedir. Devre elemanlarını yapıştırma işlemi ve malzemelerin dizilmesi karttan karta farklılık gösterebilir. Bazı kartların iki yüzünde de devre elemanı bulunabilir. Bu tip kartlar potadan geçtiğinde makinenin yapıştırdığı komponentler lehimle yapıştığından düşerler. Bu soruna engel olmak için bu tip kartlarda Smd dizgi için yapıştırıcı kullanılır. Kullanılış stili krem lehim ile tamamen aynıdır. Serigrafi kalıbı yardımıyla karta yapıştırıcı aktarılabildiği gibi Dek yardımıyla da otomatik olarak yapıştırıcı eklenebilir. Böylece Smd malzemeler direk pad lere yapışırlar potadan geçtiğinde de lehim almış olurlar. Aynı zamanda yapıştırıcı sıcaktan etkilenmediği için potadan geçerken de malzemeler yerlerinden oynamazlar. Şekil 9 - Yapıştırıcı çekiliyor Lehimleme ya da yapıştırıcı ekleme işlemi sona erdikten sonra artık pcb dizgiye hazır hale gelir.
Yapılan İş: SMD Dizgi İşlemleri ve Uygulamaları Dizgi iki kısımdan oluşmaktadır. Bunlardan ilki SMD dizgi ikincisi THT dizgidir. Smd malzemeler bacaksız ve küçük ebatlarda devre elemanlarıdır. Smd makinesi yardımıyla dizilirler. Tht dizgi ise daha büyük ebattaki elemanlardan oluşur. Bunlar el ile pcb üzerine dizilir. SMD DİZGİ Smd dizgi daha öncede bahsedildiği üzere bir makine tarafından yapılır. Çeşitli smd makineleri bulunmaktadır. Staj yaptığım kurumda iki farklı dizgi makinesi vardı. Bunlardan son teknoloji olanı Assemblêon OPAL X-II ve diğeri de TWS idi. Assemblêon OPAL X-II: Opal x te dizgi işlemi için ilk önce makinenin kartı tanıması gerekmektedir. Operatör makineye pcb nin boyutlarını, kartın bütün ayrıntılarını, hangi koordinata hangi malzemeyi koyacağını makineye ait bir bilgisayar programı yardımıyla anlatır. Opal x in database inde kullanılabilecek olan bütün devre elemanları, boyutları şekilleri vardır. İçerisindeki sensörler ve kameralar yardımıyla malzemeyi tanır. Opal x te malzemeyi taşımaya ve yerleştirmeye yarayan dizgi kafası hava yardımıyla malzemeleri çeker ve ona tarif edilen noktaya malzemeyi bırakır. Şekil 10 Assemblêon Bir kartın yapımında ilk etapta hangi tür malzemelerin kullanılacağı belirlenir ve malzemeler opal x te tanıtıldığı şekilde feeder lara yerleştirilir. Feeder malzemenin konulduğu alettir. Kullanılacak olan malzemelerin feederlara yerleştirilmesinden sonra feeder lar opal-x e yerleştirilirler. Şekil 11 - Malzeme Yerleştirilmiş Feeder
Yapılan İş: SMD Dizgi Yapılması SMD Dizgi İşlemleri ve Uygulamaları Şekil 12 - Opal-X Üretimde Smd dizgide üretilecek olan kartın malzemeleri feederlara takıldıktan sonra şekilde de görüldüğü üzere üretim başlamış olur. Dizgi kafası üzerinde bulunan sensörler yardımıyla dizgi işlemini yapar. Dizgi sırasında kullanacağı malzemeyi sensörler ile tanıyan dizgi kafası, vakumla malzemeyi uçlarına çeker ve programlandığı şekilde belirlenen hedefe koyar. Dizgi makinelerinin hedefi yakalama oranları çok yüksektir. Kullanıcının beklediği tüm performanslar katalog da belirtilmiştir. Üzerinde komponentlerin için yapışması için yapıştırıcı (krem lehim ya da glue ) bulunan pcb ler makine parkurundan otomatik olarak opal-x e gönderilirler. Makinenin standartlarına göre kartın Smd dizgisinin tamamlanma süresi değişmektedir. Aşağıda ki tabloda çeşitli dizgi makinelerinin hızları görülmektedir. XII Serisi SMD Dizgi Makineleri Opal XII Topaz XII Emerald XII 9.600 komponent/saat ( 4 dizgi kafası ile) veya 13.900 komponent/saat ( 8 dizgi kafası ile) 15.4000 komponent/saat 5.900 komponent/saat M Serisi SMD Dizgi Makineleri MG 1 MG 2 MG 8 17.400 komponent/saat 31.200 komponent/saat 7.300 komponent/saat A Serisi SMD Dizgi Makineleri AX 501 AX 301 AX 201 30.000 121.000 komponent/saat 30.000 77.000 komponent/saat 11.000 komponent/saat Tablo 1: Çeşitli Dizgi Makinelerinin Hızları *** Bu tablodaki veriler Philips firmasına ait Assemblêon markalı dizgi makinelerinin verileridir.
Yapılan İş: SMD Dizgi İşlemleri ve Uygulamaları Şekil 13 - Smd Dizilmiş Pcb Şekil 13 te Smd dizilmiş pcbler görülmektedir. Böylece opal-x te dizgi işlemi tamamlanmış olur. Dizgi işlemi ülkemizde genellikle bu tür makinelerde yapılmaktadır. Bir diğer dizgi makinesi TWS dir. Temel olarak bu makinenin çalışma mantığı, gelişmiş dizgi makinelerine benzer fakat daha klasik bir dizgi makinesidir. Tws Automotion Tws ile dizgi işleminde operatörün üzerine daha fazla iş düşer. Bunun sebebi modern dizgi aletlerine göre az gelişmiş bir teknolojiye sahip olmasıdır. Dizgiden çıkan kartlarda komponentlerin hatalı dizilme olasılığı opal-x e göre oldukça fazladır. Programlama işlemi makineye entegre bir PC yardımıyla yapılmaktadır. Şekil 14 a-dizgi kafası b-pc yardımıyla tws e komponentin koyulacağı yer belirleniyor c-dizgi yapılırken d- TWS
Yapılan İş: SMD Dizgi İşlemleri ve Uygulamaları Tws malzemeleri dizgi kafası ile programlanan hedefe yerleştirir. Tws otomatik bir lehim makinesi ile birlikte çalışmaya müsait değildir. Makine parkuruna dahil edilemez. Operatörün tek tek bütün pcbleri makineye elle yerleştirip üretim aşama-sında takip etmesi gerekmektedir. Buda üretim süresi açısından bir dezavantaj oluş-turur. Üretimde kalitenin ve hızın önemli olduğu noktada Tws yetersiz kalır. Bu sebeplerden ülkemizdeki kart üretiminde daha ziyade daha teknolojik ve daha hızlı Smd makineleri (opal-x gibi) kullanılır. Burada üretici firmanın olanakları da önem arz eder. Çünkü üretimde ki kaliteyi en çok etkileyen kullandığınız makinelerin kalitesidir. Kaliteli makinelerde yüksek maliyetli olduğundan olanaklar üretimde ki kaliteyi getirmektedir. Smd Dizginin Avantajları ve Dezavantajları Avantajları : Küçük, hafif komponentler Daha az ısı üreten cihazlar yapabilme Daha az güç tüketen minyatür mantık devreler üretebilme Kart üzerinde daha az delik delme gereği Daha sade devre elemanı montaj makineleri ile imalat imkanı Mekanik titreşim ve sallantılara karşı daha iyi dayanıklılık Kurşunsuz alaşımlarda erimiş lehimin yüzey gerilimleri ile malzemeyi merkeze çekip düzeltme yeteneği Elektronik kartın iki yüzüne de malzeme dizebilme imkanı Düşük iç direnç ve iç indüktans (yüksek frekans parçalarda daha iyi başarım sağlar) SMD elemanlar genelde daha ucuzdur Daha az istenmeyen radyo frekans parazitlerine neden olur Belirli koşullar altında SMD komponentlerin değerlerini ve davranışları kolay kestirilebilir. Dezavantajları: SMD üretiminin daha karmaşık olması ve ilk üretime başlama yatırım maliyetinin daha yüksek olması El ile müdahale ve tamir imkanlarının parçalar çok küçük olduğu için zorlaşması yada tamiratların ve prototip imalatın ekonomik olmaması
Yapılan İş: Yapılan dizgilerin fırınlama işlemi ve uygulamaları Fırınlama-Reflow Kürleme Smd dizgi tamamlandıktan sonra üzerine elemanları almış pcbler fırınlanırlar. Fırınlama işleminden önce üzerine yapıştırıcı olarak krem lehim ya da glue aktarılan pcbler makinede dizilirler. Üzerindeki komponentlerin karta yapışabilmesi için kartın fırınlanması gerekmektedir. Fırında dört aşamalı sıcaklık profili vardır. Bölümlerin ısı ve parkur ayarları üzerindeki kumanda kısmından ayarlanmaktadır. Kumanda bölümü şekil 15-a da görülmektedir. Kartın tipine ve lehim yapısına göre belirlenen ölçüde fırınlama yapılır. Dizgiden çıkan kart parkurdan otomatik olarak fırına girer. Şekil 15 a- Fırın Ünitelerinin kumanda edildiği kısım b-pcb fırına gönderilirken Fırınlanan pcb ler operatör tarafından magazinlere dizilir fırınlama işlemi sona ermiş olur. Böylece Smd dizgi işlemi tüm kısımları ile tamamlanmış olur. Bu aşamadan sonra Smd kontrol kısmına geçilir.
Yapılan İş: Dizgilerin Kontrol İşleri Ve Uygulamaları Smd Kontrol Ünitesi Smd dizgiden sonra kartta bir takım hatalar oluşmuş olabilir. Smd malzemeler çok küçük olduğundan dolayı bu arıza kolay bulunamaz. İşte bu sebeplerden dolayı dizgiden çıkan kartlar fırınlandıktan sonra kontrol ünitesine gelir. Burada hatalar tespit edilir ve kontrolör tarafından giderilir. Burada ki lehim havya ve lehim teli yardımıyla yapılır. Smd kontrol de karşımıza çıkabilecek hatalar aşağıdaki gibidir. Eleman eksik lehim almış olabilir. Eleman dizgi esnasında ya da fırında düşmüş olabilir. Pcb yolları kalkmış ya da hasar görmüş olabilir. Takılan komponentler kırık ya da kullanılamaz durumda olabilir. Devre elemanları, Entegre veya mikroişlemciler yerlerine tam oturmamış olabilir. Takılan komponentlerden yönleri olanlar (diyot, kondansatör gibi) doğru konumda olmayabilir. Şekil 16 - Smd Kontrol Yapılırken Smd kontrol işlemi dikkat gerekmektedir. Smd malzemelerin küçük ebatlarda olması hata yapma ihtimalini arttırmaktadır. Bu sebepten kontrolörün kartı çok iyi tanıması ve tecrübeli olması gerekmektedir. Aksi takdirde daha sonraki aşamalarda oluşabilecek olası bir hatanın kaynağını bulmak oldukça zorlaşacaktır. Smd yapıdaki malzemeleri takılan, fırınlanan ve kontrolü yapılan PCB kartlar, eğer varsa ayaklı malzemeler olarak tanımladığımız; el işçiliği ile monte edilen elektronik parçaların takılabilmesi için Tht dizgi kısmına sevk edilir.
Yapılan İş: THT Dizgi Ve Uygulamaları THT dizgi devre elemanlarının boyutları Smd olanlara oranla oldukça büyüktür. Hemen her elektronik kartta Tht dizgi elemanları bulunmaktadır. Geçmişte kartların tamamı Tht dizgi sistemi ile yapılmaktaydı. Günümüzde bu şekilde dizgi hala yapılmaktadır. Fakat günümüzde çoğunlukla Smd dizginin yanında kullanılması zorunlu olan Tht elemanları dizilmektedir. Bunun sebeplerini aşağıdaki gibi sıralayabiliriz. Erkek ve dişi klemens ve pinler gibi diğer devrelerle ya da sistemlerle entegrasyonu sağlayan devre elemanlarının kullanılması. Transformatör, büyük güçlü röleler kondansatörler ve devre elemanlarının kullanılmasının gerektiği elektronik kartlar. Elektronik kartta dizgi makinesinin dizemeyeceği ya da hatalı dizebileceği devre elemanlarının kullanılması. Kartlarda kullanıcının müdahalesine uygun olması gereken kısımların tht malzemelerden üretilmesinin uygun olabileceği durumlar. Şekil 17 a-tht komponentlerin yerleştirilmesi b-tht dizilmiş Pcb Kartlar smd kontrolden geçtikten sonra tht dizgi kısmına getirilir. Dizgi sehpasında devre elemanları el yordamı ile dizilmektedir. Şekil 17-a da dizgi işlemi görülmektedir. Üretimin bütün aşamalarında gereken hassasiyet aynen el ile dizgi işleminde de önem arz eder. En ufak bir yanlışlığın bile kartın çalışmasına ve ya elemanların zarar görmesine sebep olabileceği için bu işlemde de dikkatli olunması gerekir. Kaba malzemelerinin (tht) takılması ile bir elektronik kartın dizgi süreci bitmiş olur. Bu işlemlerin ardından; elektronik kart bileşenlerinin lehimlenebilmesi için Dalgalı Pota olarak isimlendirilen lehimleme ünitesine sokulur.
Yapılan İş: Dalga Pota Sistemi Ve Uygulamaları Ayaklı devre elemanlarının karta yapışabilmesi için lehimlenmesi gerekmekte-dir. Bir kartta ki lehimlenecek malzemelerin elle lehimlenmesi; sayısının fazla olması işlem süresinin uzunluğu ve hata ihtimalinin artması gibi sebepler yüzünden istenmeyen bir durumdur. Dalgalı pota işte tam bu noktada ki gereksinimlere cevap vermektedir. Dalgalı pota kendi parkuruna sahiptir kartlar potadan geçirilip soğutma işlemi gerçekleştikten sonra lehimleme işlemi sonra ermiş olur. Kurşunlu ve kurşunsuz olarak iki farklı dalgalı pota makinesi kullanılmaktadır. Şekil 18 a-kurşunlu Pota b- Kurşunsuz Pota Dalgalı potalarda pcb iki aşamadan geçer. Öncelikle elektronik kart flux adı verilen bir sıvıdan geçirilir. Flux metal yüzeylerden oksidasyonu temizleyen bir kimyasaldır, böylece iyi lehim, metal bağı yapılabilmektedir. Bakır ve diğer maddeler hava, nem ve ısıyla karşılaştığında hızlı bir şekilde okside olmaktadır bu yüzden, flux bağ noktalarındaki yüzeylere lehimleme işleminden önce uygulanmalıdır. Bu oksidas-yon hava/nemin oksijene maruz kalmasından ortaya çıkar ve iletken olmayan, metalin yüzey üzerinde lehimlenemediği bir hal alır. Bu sebepten lehimden önce kart flux tan geçirilir. Şekil 19 - Pota işlemi sırasında önce PCB Flux ile tepkimeye sokulur. Flux tan geçirilen kart kendi makine parkurundan lehim dalgasına doğru ilerler ve üzerinden geçerek devre içinde ki ayaklı komponentler lehim alır.
Yapılan İş: Dalga Pota Sistemi Ve Uygulamaları Şekil 20 - Dalga Lehim Şekilde dalgalı potadan geçen bir pcb görülmektedir. Soğutmak için bir müddet beklendikten sonra lehimleme işlemi biter. Potaya girdikten sonra kartın dizgi ve lehimleme işlemi sonra ermiş olur. Potada ki dalganın her zaman düzgün ve lehim ve flux un yeterli miktarda olması gerekmektedir. Aksi takdirde bacaklar yeteri kadar lehim almayabilir bununla birlikte devre üzerindeki malzemeler yerlerinden bir miktar kayabilirler. Son olarak bu gibi arızaları gidermek için Tht kontrol ünitesi karttaki hataları tespit eder ve giderir.
Yapılan İş: Dizgilerin Kontrol İşleri Ve Uygulamaları Tht Kontrol Ünitesi Potadan geçen kartlar kontrol edilmek üzere tht kontrol ünitesine gelir.kontrolör kartın tht dizgisinin doğruluğunu, komponentlerin düzgün lehim alıp almadığını ve konumlarını denetler. Burada üretim safhasında kartta oluşabilecek olan hatalar tekrar tespit edilir. Oluşabilecek hatalar aşağıdaki gibidir. Tht devre elemanları eksik ya da fazla lehim almış olabilir. Elemanlar dizgi esnasında yanlış takılmış ya da takılmamış olabilir. Yönleri olan elemanlar (diyot, kondansatör gibi) doğru konumda olmayabilir. Takılan devre elemanları hasar görmüş ya da kırılmış olabilir. Malzemeler potadan geçerken yerlerinden kalkmış ya da oynamış olabilirler. Potadan geçerken yoğun lehime maruz kalan kartta kısa devreler meydana gelmiş olabilir. Ayaklı elemanların uzun bacakları olabilir buda bir kısa devreye sebep olabilir. Şekil 21 - Tht kontrolü yapılırken Tht kontrolörü bu hataları tespit eder ve giderir. Kartın üretim aşaması burada sona ermiştir. Bu aşamadan sonra kartlar test edilir. Günümüzde test düzenekleri giderek gelişen bir piyasa halini almıştır. Devrenin yanlış çalışması yerine göre önemli sorunlara hatta hayati tehlikelere bile sebebiyet verebilir. Bu açıdan teslimat öncesinde kartların test edilmesi önemli bir husustur. Şekil 22 - Kartın son hali
Yapılan İş: Dizgi İşlemi Biten Kartların Çalışma Testleri Ve Uygulaması TEST ÜNİTESİ Elektronik kart üretiminde ki hassas bölümlerden biride test ünitesidir. Müşteriye doğru çalışan kartın gitmesi firmanın itibarı ve sektörde ki gelişimi açısından önemli-dir. Her kartın çalışma alanına göre farklı test düzeneği vardır. Örneğin bir kombi kumanda kartını test etmek için bunu bir kombi üzerinde denemek daha uygundur. Basit arayüz kartları ise ar-ge departmanı tarafından hazırlanan test düzeneklerinde test edilmektedir. Test esnasında kartın işlevlerinin tümü denenir. Çeşitli hatalarda kartın vereceği cevap görülür. Şekil 23 - Test düzenekleri Stajyerlik yaptığım Enpi Elektronik kombi, şofben, elektrikli termosifon, hava perdesi, güneş enerjisi sistemi, katı yakıt kombisi, ısı pompası, fırın gibi cihazların elektronik kontrol kartlarında uzmanlaşmıştır. Bu sebepten test düzenekleri uzmanlık alanına göre düzenlenmiştir. Şekil 24 - Kombi ve Termosifon kumanda kartı test düzenekleri
Yapılan İş: Dizgi İşlemi Biten Kartların Çalışma Testleri Ve Uygulaması Test sonucunda bazı kartlarda sorunlar oluşabilmektedir. Bu hataların birçok sebebi olabileceğinden arızanın anında tespiti güçtür. Bu kartın karmaşıklığına göre daha da zorlaşabilir. Bu tarz sorunların çözülmesi için şekil 25 te gördüğünüz test makinesi kullanılmaktadır. Üzerinde ki 256 pinle çok uçlu bir multimetre olan TR518FR uçların birbirine göre empedanslarını ölçebilmektedir. Test edilen kartın verilere cihaza tanıtılır böylece cihaz bütün empedansları bilir. Böylelikle bir kısa devreyi ya da arızanın meydana geldiği bölgeyi saptamış olur. Şekil 25 - Devre Test Denetleme Makinesi Test sonucunda doğru çalışan kartlar sevk bölümüne gönderilir. Böylelikle kartın üretiminin tüm aşamaları bitmiş olur. Burada kartların paketlenmesi ve teslimat sevk bölümünde tamamlanır. Şekil 26 - Paketleme ve Teslimat