Baskılı Devre Kartının Lehimleme Isısına Dayanımı Testi

Sıcaklık, baskılı devre kartlarında (PCB’lerde) güvenlik, güvenilirlik ve performansın önemli bir unsurudur. Yüksek sıcaklıklar kısa sürede arızalara ve kalıcı hasarlara yol açabilir. Bazı koşullar, bir baskılı devre kartının işleyişi sırasında ısınmaya neden olabilir. Örneğin karta monte edilen bir bileşen aşırı ısı üretebilir. Bir dış faktör, örneğin bir havacılık sistemi veya tıbbi uygulama gibi karmaşık bir sistemdeki başka bir bileşen aşırı ısı üretebilir. Yetersiz havalandırma nedeniyle kart üzerinde ısı birikebilir. Ya da PCB montajı sırasında, delme ve lehimleme sırasında üretilen ısı, bileşenler üzerinde aşırı termal gerilime neden olabilir ve kartların arızalanmasına neden olabilir.

Sebep her ne olursa olsun, baskılı devre kartlarının kaçınılmaz olarak karşılaşacakları yüksek termal baskılara dayanabilmelerini sağlamak amacı ile ısıyı yönetmek gerekmektedir. Bu noktada, etkili PCB ısı dağıtma tekniklerine ve PCB sıcaklık artışını önlemenin yollarına ihtiyaç duyulmaktadır.

Baskılı devre kartlarında sıcaklığının izlenmesi kritiktir, çünkü yüksek sıcaklıklar kartın yapısını değiştirebilir, performansını düşürebilir veya bozulmasına neden olabilir.

Bir baskılı devre kartındaki aşırı ısının neden olduğu başlıca hasar türleri şunlardır:

• Yapısal bütünlük kaybı: Aşırı ısı kartın bütünlüğüne zarar verebilir. Bu kartın katmanları, sıcaklıktaki dalgalanmalara karşı oldukça hassastır ve çok ısındıklarında veya soğuduklarında genişler ve büzülür. Aşırı ısı, katmanların uzunluklarında, genişliklerinde ve kalınlıklarında eğrilmeye neden olabilir.
• Devre hatlarının bozulması: Devre hatları aşırı ısındığında genişler ve şekil değiştirir. Bu olduğu zaman, devreler frekans kaymalarına, bozulmalara ve düz kayıplara duyarlı hale gelir. İletken empedansları da standart değerden kayabilir. Özellikle milimetre dalga devreleri ve mikrodalga devreler, yüksek sıcaklıklarda genleşip deforme olduklarında kolayca zarar görebilecek küçük, hassas bileşenlere sahiptir.
• Uyumsuz malzeme genleşme oranları: Yukarıda açıklanan zararlı etkiler, farklı malzemelerin farklı hızlarda genleşmesi gerçeği ile birleşir. Bir kartın iki temel katmanı vardır: dielektrik katmanlar ve iletken metal katmanlar. Bu katmanlar farklı malzemeler içerdikleri için, ısıya tepki olarak farklı şekilde genişlerler. Bu nedenle, aşırı ısınan bir kart, farklı katman türleri birbirinden ayrıldıkça daha fazla hasar görebilir.
• Oksidasyon: Baskılı devre kartı bileşenlerinin oksidasyonu da yüksek sıcaklıklarda bir sorundur. Kartlarda açığa çıkan diyalektik malzemenin koruyucu laminat kaplaması yoksa oksidasyona karşı koruması olmaz. Bu durumda malzeme yüksek ısıya maruz kalınca paslanabilir. Bu durum iletim hatlarının kaybı ve daha yüksek bir dağılım faktörü ile sonuçlanır.

Baskılı devre kartlarında sıcaklığı ölçmeden önce, kart üzerindeki birincil ısı kaynağını belirlemek ve sıcaklık sensörlerini bulmak önemlidir. PCB’de üretilen ısının büyük bir kısmı, kartın alt tabakasına bağlı olan topraklama pimleri aracılığı ile sıcaklık sensörüne hareket eder. Pimler alt tabakaya bağlandığından, sıcaklık sensörü ile ısı kaynağı arasındaki kartın herhangi bir bileşeni arasında en düşük termal dirence sahiptir.

PCB sıcaklık ölçümü esas olarak üç farklı adımı içerir:

• Sıcaklık sensörleri ile ısı kaynağı arasına bir zemin düzlemi yerleştirilir.
• Her sıcaklık sensörünün topraklama pimleri ısı kaynağının zemin düzlemine bağlanır.
• Sıcaklık sensörlerinin ve ısı kaynağının PCB üzerinde birbirine yakın olduğundan emin olmak gerekir.

Baskılı devre kartları, 150 derece sıcaklık sınırına dayanabiliyorsa, genel olarak yüksek sıcaklık baskılı devre kartları olarak tanımlanır. Bazı yüksek sıcaklıklı baskılı devre kartları daha da yüksek ısılara dayanabilir, ancak daha az ısı direncine sahip malzemelerden üretilen kartlar sadece çok daha düşük sıcaklıklarda güvenli bir şekilde çalışabilir.

Kuruluşumuz tarafından işletmelere verilen sayısız test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları arasında baskılı devre kartının lehimleme ısısına dayanımı testi hizmetleri de bulunmaktadır.