Breadboard üzerinde çalışan bir devre, kalıcı bir ürüne dönüştürülmek istendiğinde akla gelen ilk adım Printed Circuit Board (PCB) tasarımıdır. Profesyonel üretim kalitesinde PCB'ler artık bireysel geliştiricilere yönelik platformlar aracılığıyla çok düşük maliyetle sipariş edilebilmektedir. Bu yazıda, açık kaynaklı ve ücretsiz olan KiCad üzerinden tasarım sürecinin temel adımlarını ele alacağız.

KiCad'e Giriş ve Kurulum

KiCad, şematik editör, PCB layout editörü, 3B görüntüleyici ve Gerber dosyası üretici içeren kapsamlı bir EDA (Electronic Design Automation) paketidir. KiCad 7.x ve sonrası itibarıyla CERN'in katkılarıyla artık profesyonel araçlarla rekabet eder seviyeye gelmiştir. Windows, macOS ve Linux için kicad.org adresinden indirilebilir.

Şematik Tasarımı (Eeschema)

PCB tasarımının ilk adımı şematiktir. Şematik, bileşenler arası elektriksel bağlantıları semboller aracılığıyla gösterir; fiziğin değil mantığın haritasıdır.

Sembol Kütüphanesi

KiCad, zengin bir sembol kütüphanesiyle gelir: dirençler, kondansatörler, operasyonel amplifikatörler, mikrodenetleyiciler, konektörler ve daha fazlası. Bulunamayan bileşenler için kicad.github.io/kicad-packages3D veya SnapEDA gibi kaynaklardan indirme yapılabilir.

Net Adları ve Güç Sembolleri

Şematik kalabalıklaştığında tel çizmek yerine "net etiketi" kullanmak şematiği okunabilir kılar. GND, VCC, SDA, SCL gibi etiketler aynı isimde oldukları sürece birbirine bağlı kabul edilir.

Elektriksel Kural Kontrolü (ERC)

Şematik tamamlandığında ERC koşturun. Bağlanmamış pinler, çakışan güç ağları veya eksik değerler bu aşamada ortaya çıkar. ERC sıfır hata vermeden PCB aşamasına geçmek en doğru yaklaşımdır.

PCB Layout Tasarımı (PCBnew)

Şematikten netlist atandıktan sonra bileşen "footprint"leri PCB üzerine yerleştirilir ve rotlama yapılır.

Katman Yapısı

İki katlı (2-layer) bir PCB'de şu ana katmanlar bulunur:

• F.Cu / B.Cu: Ön ve arka bakır katmanları (izler, düzlemler)
• F.Silkscreen / B.Silkscreen: Bileşen etiketleri
• F.Mask / B.Mask: Lehim maskesi (lehim köprüsünü önler)
• Edge.Cuts: PCB dış kenar çizgisi

İz Genişliği Seçimi

Bakır iz, tıpkı bir direnç gibi akımı ısıya dönüştürür. İz genişliği seçimi için kabul görmüş kural: her 1 mm genişlik için güç katmanlarında yaklaşık 2–3 A akım kapasitesi hesaplanır. Hassas sinyal izlerinde 0.2–0.3 mm, güç izlerinde 0.5–2 mm aralığında izler tercih edilir.

Yerleşim Stratejisi

Bileşenleri yerleştirirken kritik yolu düşünün: güç girişi → regülatör → entegre → çıkış konektörü sırasıyla dizildiğinde izler kısa ve düzenli kalır. Bypass kondansatörlerini her zaman güç pininin mümkün olduğunca yakınına yerleştirin.

DRC (Tasarım Kural Kontrolü)

Rotlama tamamlandıktan sonra DRC koşturun. Minimum iz aralığı ihlali, kapalı pad'ler veya hatalı delik boyutları bu aşamada tespit edilir. Üretim toleransları için standart değerler: minimum iz genişliği 0.2 mm, minimum aralık 0.2 mm, minimum delik çapı 0.3 mm.

Gerber Dosyalarının Üretilmesi

PCB üreticisine gönderilen dosya seti Gerber formatındadır. KiCad'de "File → Fabrication Outputs → Gerbers" menüsünden tüm katmanlar tek seferde dışa aktarılabilir. Drill dosyası (.drl) ve board outline ayrıca eklenmeli, ardından bir ZIP arşivi oluşturularak sipariş platformuna yüklenmelidir.

JLCPCB, PCBWay gibi Çinli üreticiler 5 adet 10×10 cm PCB için 2–5 dolar civarında fiyatlar sunar; kargo süreleri genellikle 2–3 haftadır. EasyEDA + JLCPCB entegrasyonunu kullanırsanız bileşen montajı da sipariş aşamasında eklenebilir.

İlk PCB siparişiniz elinize geldiğinde, daha önce breadboard üzerinde yaşattığınız devrenin mat yeşil yüzeyinde hayat bulduğunu gördüğünüzde oldukça tatmin edici bir duygu sizi bekliyor. Yanlış çalışırsa da panik yapmayın: her hatalı PCB'den öğrenilen şey, sonrakini mükemmele yaklaştırır.