Devre baskısı için 3 boyutlu yazıcı tasarımı
Three dimensional printer design for printing circuit board design
Yazar: ALİ TOPRAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ RIFAT BOYNUEĞRİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
3 Boyutlu Yazıcı (3BY) teknolojisi diğer endüstrilerde olduğu gibi Elektrik-Elektronik endüstrisinde de kullanılarak ilgi çekici bir teknoloji haline gelmiştir.  Elektronik sektörünün ilerlemesi, 3BY ile Elektronik sektörü arasında güçlü bir bağın oluşmasına zemin hazırlamıştır.  Oluşturulan bu bağ, elektronik sektörüyle 3BY'nin karşılıklı gelişimlerini hızlandırmıştır. Bu gelişim sürecinde 3BY'ler elektronik cihazların üretiminde rol almıştır. Bu üretimlerin dışında elektronik komponentlerinin üretimlerinde de çalışmalar yapılmaktadır. Fakat bu çalışmalar tek başına yeterli olmamıştır. Çünkü cihazların içerisinde elektronik devre kartları bulunmaktadır. Bu elektronik devre kartları cihazın çalışmasını ve belli bir görevi gerçekleştirmesini sağlamaktadır. Elektronik kartlar üzerinde devre yolları ve komponentler bulunmaktadır. Bundan dolayı tek başına komponent üretimi bir elektronik kartın çalışması için yeterli olmamıştır. Bu yüzden komponent üretim sürecinden önce bu komponentleri, uygun bir baskı devre tasarımı kartına yerleştirilmesi gerekmektedir. Devamında baskı devre tasarımının oluşturulması fikri ortaya çıkmıştır. Bu ihtiyacı gidermek için baskı devre tasarımı için 3BY tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu tezde 3BY teknolojisi ile baskı devre tasarımı gerçekleştirilmiştir. 3BY ile iki farklı deney yapılarak deneysel sonuçlar elde edilmiştir. Birinci deneyde üretilen 3BY ile örnek test devresi olarak seçilen batarya şarj devresi imal edilmiştir. Bu devre üzerindeki yolların hassasiyeti değerlendirilmiştir. Ayrıca düğüm noktalarında oluşan sıcaklık oluşumundan bahsedilmiştir. İkinci deneyde ise ayarlanmış dirençli yol tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu deneyde karbon, gümüş bazlı iletken ve konvansiyonel yollar ile üretilen devre yolları iki farklı üretim tekniği olan konvansiyonel ve 3BY üretim tekniği açısından karşılaştırılmıştır. Ayarlanmış karbon direnç tasarımında deri etkisine karşı 71% performans sağlanmıştır. Ayrıca direnç dizgi esnasında hem üretim süresinden hem de direnç maliyetinden tasarruf sağlanmıştır. 10 ohm referans direnç değerinde konvansiyonel iletken ile direnç farkı 0,05 ohm olup ihmal edilebilecek seviyeye düşürülmüştür. 1 MHz 'de gümüş bazlı iletken konvansiyonel sisteme göre 55,4 ohm daha düşük dirence indirgenmiştir. Tasarlanan 3BY sayesinde prototip baskı devre tasarımı üretim süresi ve maliyeti azaltılmış olup konvansiyonel sistemlerde oluşan lehim problemleri, gerber dosyasının aktarılması gibi zorluklara karşı çözümler sunulmuştur.

Abstract:
Three-Dimensional Printer (3DP) technology has become an interesting technology by being used in the Electrical-Electronics industry as well as in other industries. The progress of the electronics industry has paved the way for a strong bond between 3DP and the Electronics industry. This bond created has accelerated the mutual development of the electronics industry and 3DP. In this development process, 3DPs have played a role in the production of electronic devices. Apart from these productions, studies are also carried out on the production of electronic components. But these studies alone were not enough. Because there are electronic circuit boards inside the devices. These electronic circuit boards enable the device to work and perform a certain task. There are circuit paths and components on electronic cards. Therefore, the production of components alone was not sufficient for the operation of an electronic card. Therefore, these components must be placed on a suitable printed circuit board before the component manufacturing process. Subsequently, the idea of creating a printed circuit design emerged. To meet this need, 3DP design was carried out for printed circuit design. In this thesis, a printed circuit design was carried out with 3DP technology. Experimental results were obtained by performing two different experiments with a 3DP. The battery charging circuit selected as the sample test circuit was manufactured with the 3DP produced in the first experiment. The sensitivity of the paths on this circuit is evaluated. In addition, the temperature formation at the nodes is mentioned. In the second experiment, tuned resistive path design was carried out. In this experiment, circuit paths produced with carbon, silver-based conductor and conventional paths were compared in terms of conventional and 3DP production techniques, which are two different production techniques. The resistance difference between the conventional conductor and the 10-ohm reference resistance value is 0.05 ohm and it has been reduced to a negligible level. At 10 MHz, the silver-based conductor is reduced to 55.4 ohms lower resistance than the conventional system. Thanks to the designed 3BY, the production time and cost of prototype printed circuit design have been reduced and solutions have been presented against difficulties such as soldering problems and transferring gerber files in conventional systems.