برد pcb چیست و انواع آن کدامند؟ هر آنچه که باید در مورد برد مدار چاپی بدانید

برد pcb

برد pcb برای سرعت بخشیدن در ساخت بردهای الکترونیکی ساخته شده اند. در گذشته قطعات در یک جعبه و با استفاده از تعداد زیادی سیم برای اتصال بین آن ها استفاده می کردند که سبب بروز مشکلات فراوانی در دستگاه های الکترونیکی می شد. امروزه با پیشرفت صنعت الکترونیک این نیاز احساس شد که صفحه نارسانایی وجود داشته باشد که قطعات الکترونیکی مانند خازن و آی سی روی آن قرار گیرد و بتوان بین آن ها اتصالات الکترونیکی برقرار نمود. بنابراین برد مدار چاپی با دارا بودن این ویژگی ها طراحی و تولید شدند.

در این مقاله به تعریف برد pcb و انواع آن می پردازیم و روش های مختلفی که برای ساخت برد مدار چاپی وجود دارد را به صورت مختصر شرح می دهیم. این مقاله آموزشی برای مخاطبین عزیز وب سایت خانه هوشمند زوریل نگاشته شده است.

تاریخچه ساخت pcb

قبل از به وجود آمدن برد pcb، قطعات در یک جعبه قرار می گرفتند و پایه های آن ها به وسیله سیم به هم متصل می شدند. مسیرهای ارتباطی بین پایه های قطعات الکترونیکی طولانی بوده و از سیم های مسی زیادی برای اتصال پایه های قطعات به یکدیگر استفاده می شدند. این گونه ساخت خرابی های متعددی را به همراه داشت به عنوان مثال با از بین رفتن عایق سیم ها بر اثر پوسیدگی منجر به از کار افتادن دستگاه می شد. همچنین این کار موجب عدم اطمینان در مدار و افزایش پیچیدگی در مدار می شد.

 

 

با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی برد pcb پا به عرصه وجود گذاشت که باعث شد به جای سیم کشی های زیاد برای اتصال بین قطعات از لحیم استفاده شود.

برد مدار چاپی چیست؟

PCB مخفف عبارت printed circuit board به معنای برد مدار چاپی می باشد. برد مدار چاپی از یک برد نارسانا تشکیل شده است که به وسیله سطحی از مس پوشانده شده که از آن به جای سیم برای ارتباط بین قطعات الکترونیکی مدار بکار می روند.
قطعات الکترونیکی مانند خازن، مقاومت، آی سی بر روی pcb نصب کرده و در تجهیزات الکترونیکی بکار می برند به این عمل مونتاژ برد الکترونیکی می گویند.

 

 

مزیت های مدار چاپی

• بالا رفتن سرعت تولید
• عملکرد بهتر
• به حداقل رسیدن خطا در زمان ساخت
• کم شدن حجم مدار یا کوچک تر شدن اندازه مدارها
• زیباتر شدن مدار
• آسان تر شدن مونتاژ قطعات
• عیب یابی راحت تر

طراحی برد PCB چیست ؟

طراحی PCB که به آن طراحی برد الکترونیکی یا طراحی برد مدارچاپی نیز گفته می شود بعد از طراحی شماتیک ، مهم ترین بخش برای خلق وسایل و ابزارآلات الکترونیکی است ، برای طراحی برد الکترونیکی از نرم افزار های مختلفی استفاده می شود که یکی از معروف ترین آن ها آلتیوم دیزاینر است.

Pcb ها را می توان بر اساس مشخصات مورد نیاز کاربر طراحی و تولید کرد.

مراحل ساخت برد مدار چاپی

برای ساخت مدارهای چاپی مراحل مختلفی باید طی شود تا فیبر مدار چاپی با مشخصات مورد نظر تولید شود. معمولا برای پیاده سازی مدارهای کوچک از فیبرهای سوراخ دار آماده موجود در بازار استفاده می کنند.
هنگامی که نیاز به تولید تعداد زیادی از مدار دارید و یا در مدار از آی سی استفاده کرده اید بهتر است از برد مدار چاپی استفاده کنید.

در ادامه به مراحل مختلف تولید این نوع از بردها می پردازیم.

طراحی مدار

اولین مرحله ساخت برد pcb، طراحی مدار است که با استفاده از نرم افزارهای مختلفی انجام می شود. نرم افزارهای مختلفی برای طراحی مدار وجود دارد که از جمله آن ها می توان به protel، proteus، allegro، altium designer اشاره کرد.

چاپ فیبر

پس از طراحی مدار توسط نرم افزارها، به مرحله چاپ آن می رسد. برای چاپ فیبر روش های مختلفی وجود دارد که در زیر به شرح مختصری از آن ها می پردازیم.

انواع روش های ساخت برد مدار چاپی

استفاده از ماژیک ضد اسید

در این روش از یک فیبر خام که دارای سطح مسی است استفاده کرده و به وسیله ماژیک ضد آب، طرح را بر روی آن رسم می کنند. یک محلول اسید مخصوص مدارهای چاپی تولید می کنند و فیبر را درون این محلول قرار می دهند. با این کار قسمت های اضافی مس در اسید حل شده و برد آماده می شود.
این روش برای بردهایی که در آن ها آی سی به کار رفته مناسب نمی باشد و برای ساخت این نوع بردها باید از روش های دیگری استفاده کرد.

ویژگی روش استفاده از ماژیک ضد اسید

در این روش به دلیل کار با مواد اسیدی نیاز به مراقبت و ایمنی بیشتری است. کیفیت برد مدار چاپی ساخته شده با این روش متناسب با موادی که استفاده می شود متفاوت می باشد. این روش ساخت، زمان بر بوده و معمولا برای ساخت برد مدار چاپی ساده و در سطح مبتدی مناسب می باشد.

با استفاده از پرینت لیزری و اتو

یکی از وسیله های دیگری که می توان با کمک آن برد را طراحی و تولید کرد، پرینتر و اتو است. در این روش طرح مورد نظر را بر روی کاغذهای گلاسه و روغنی به وسیله پرینتر چاپ می کنند. باید به این نکته توجه کرد که طرح چاپ شده کاملا بر روی فیبر قرار گیرد.

در مرحله بعد از اتو برای فیکس شدن طرح بر روی فیبر استفاده می کنیم. در این مرحله به مدت زمان اتو نیز باید دقت کرد چرا که اگر زمان کمی برای اتو کردن صرف کنیم ممکن است طرح بر روی فیبر به طور کامل چاپ نشود و در زمان بیشتر ممکن است باعث پخش شدن پودر رنگ ها و خراب شدن برد شود.

بازه زمانی به شلوغی فیبر و طرح مورد نظر بستگی دارد. بعد از این کار مدار را در آب قرار داده تا کاغذ به شکل خمیری در آمده و از مدار جدا شود. سپس برد را در داخل محلول اسید گذاشته تا قسمت های اضافی باقی مانده جدا و برای مونتاژ قطعات آماده گردد.

ساخت فیبر مدار چاپی به وسیله لمینت (لامینت) و اشعه UV

برای ساخت فیبر مدار چاپی با استفاده از این روش در ابتدا طرح را در یک نرم افزار گرافیکی رسم کرده و بر روی یک کاغذ شفاف کالک پرینت می کنند. به این نکته باید توجه کرد که نقشه مدار چاپ شده شما حتما باید نگاتیو باشد. (محل خطوط مسی خالی و بقیه جاهای مدار مشکی باشد)در یک مکان تاریک لمینت را از پوشش مشکی رنگ درآورید. و یک لایه نرم از لمینت جدا کرده و لمینت را روی سطح مسی بچسبانید. و نسخه چاپی از روی مدار را روی لمینت قرار می دهند.
در این مرحله آن ها را زیر نور خورشید قرار می دهند بعد از آن در مکانی تاریک لایه دوم که ضخیم تر است را از روی لمینت جدا می کنند.

فیبر مدار را در محلولی که دارای پودر سفید رنگی که مخصوص ظاهر کردن لمینت است قرار می دهند تا طرح مدار ظاهر شود. سپس فیبر را با آب شسته تا ماده سفید رنگ به طور کامل از روی آن پاک گردد. بعد ازآن فیبر را اسید کاری کرده و مدار چاپی آماده می شود.

ویژگی ساخت مدار چاپی با استفاده از لمینت و اشعه UV

این روش نسبت به روش قبل راحت تر بوده و برای ساخت مدار چاپی پیچیده مناسب می باشد. معمولا از این روش کمتر استفاده می کنند زیرا مواد آن گران قیمت بوده و دسترسی به آن نیز کمتر است.

تولید برد مدار چاپی با استفاده از قلم های لیزری و مکانیکی

در این روش به چاپ طرح بر روی فیبر مسی و اسیدکاری نیاز ندارد. در روش قلم زنی مکانیکی از دستگاه های مخصوصی برای ساخت فیبر مدار چاپی استفاده می شود که کار قلم زنی مسیر های pcb را انجام می دهند.

طرح برد pcb در قالب فایل هایی با فرمت خاص به کامپیوتر داده می شود و دستگاه CNC بر اساس طرح شروع به حک کردن طرح بر روی فیبر مسی می نماید. این روش از جدید ترین روش ها بوده و برای کپی از مدار به تعداد زیاد بسیار کارآمد می باشد.
ساخت برد با استفاده از این روش با کیفیت بهتری انجام می شود. دستگاه CNC لیزری نیز وجود دارد که برای این منظور به کار می رود.

ساخت برد چاپی به روش قلم زنی لیزری برای ساخت فیبر مدار چاپی در تعداد زیاد و در کارخانه های تولید کننده برد pcb استفاده می شود.

تولید برد به روش قلم زنی لیزری مشابه قلم زنی مکانیکی می باشد که در آن برای چاپ مدار الکتریکی از لیزر استفاده می شود. همچنین این روش دارای سرعت و دقت بیشتری می باشد.

کاربرد pcb

از برد های مدار چاپی در صنایع مختلفی مانند پزشکی، نظامی و خودرو مورد استفاده قرار می گیرند.
Pcb ها نقش موثری در کاهش احتمال خطاها و اتصال کوتاه در محصولات الکترونیکی دارند.
طرح های PCB هم به صورت دستی و هم به طور خودکار ایجاد می شوند. طراحان معمولا روش دستی را انتخاب مب کنند چرا که می توانند ایده و تکنیک های خاص خود را در آن ها پیاده سازی نمایند.

انواع برد pcb

برد مدار چاپی بر مبنای تعداد لایه ها به چند دسته تقسیم می شوند که در زیر به معرفی آن ها و شرح مختصری از آن ها می پردازیم.

تک لایه

این نوع مدل از بردهای مدار چاپی نسبت به سایر مدل ها قیمت پایینی دارند. و برای تولید وسایل الکتریکی ساده استفاده می شود. مونتاژ قطعات در یک طرف برد الکترونیکی انجام شده و از جنس ها مختلفی مانند آلومینیومی، فایبر گلاس ساخته می شوند.

دو لایه

در این نوع مدار چاپی، لایه مسی در هر دو طرف برد قرار می گیرد و مونتاژ قطعات در هر دو طرف برد امکان پذیر است.
از این بردها در بیشتر لوازم الکترونیکی پیشرفته بکار می روند. این بردها فضای بیشتری برای چیدمان قطعات فراهم می کنند.

چند لایه

این نوع برد pcb حداقل از سه لایه رسانا تشکیل شده که تمامی لایه ها از طریق سوراخ های موجود بر روی برد به یکدیگر متصل می شوند. این نوع بردها قیمت بالایی دارند. از مهمترین مزیت این نوع بردها، کوچک سازی سایز برد تا اندازه دلخواه است تا فضای کمتری را اشغال کند. معمولا این مدل پیچیدگی زیادی دارد و در لوازم پیشرفته تر مورد استفاده قرار می گیرد.