طراحی و تولید PCB – آموزش طراحی و ساخت

طراحی و تولید PCB (Printed Circuit Board – PCB) به عنوان بستر اصلی در مدارهای الکترونیکی، نقش بسیار مهمی در اتصال و پشتیبانی قطعات الکترونیکی دارد. PCB‌ها با استفاده از مسیرهای مسی، جریان الکتریکی را بین قطعات مختلف مدار هدایت می‌کنند و به بهبود عملکرد و استحکام مدار کمک می‌کنند.

برد مدار چاپی یا طراحی و تولید PCB  چیست؟

طراحی و تولید PCB به فرآیندی گفته می‌شود که طی آن مدارهای الکترونیکی به صورت منظم و استاندارد روی یک بستر فیزیکی پیاده‌سازی می‌شوند. PCB‌ها در انواع مختلف یک‌لایه، دو‌لایه و چند‌لایه تولید می‌شوند و در اکثر دستگاه‌های الکترونیکی از جمله موبایل‌ها، کامپیوترها و لوازم خانگی استفاده می‌شوند.

.

اجزای تشکیل دهنده در طراحی و تولید PCB

• لایه FR4: جنس اصلی برد که از فایبرگلاس با مقاومت بالا در برابر حرارت ساخته شده است.
• لایه مسی در بردهای PCB: وظیفه انتقال جریان الکتریکی و ایجاد اتصالات بین قطعات را بر عهده دارد.
• سولدر ماسک (Solder Mask) در PCB: لایه‌ای محافظ که از اتصال کوتاه و اکسید شدن مسیرهای مسی جلوگیری می‌کند.
• سیلک اسکرین (Silk Screen) در طراحی PCB: چاپ نوشته‌ها و علائم روی برد جهت راهنمایی در مونتاژ قطعات.
• برد سوراخ‌دار و
• Plated Through Hole: نوعی PCB که قطعات الکترونیکی با استفاده از پایه‌های خود از طریق سوراخ‌ها عبور کرده و لحیم‌کاری می‌شوند

مراحل طراحی و تولید PCB استاندارد

برای تهیه یک PCB استاندارد مراحل زیر انجام می‌شود:

1. طراحی شماتیک مدار با نرم‌افزارهای CAD مانند Altium Designer یا Eagle.
2. تبدیل طراحی به فایل Gerber که برای تولید برد استفاده می‌شود.
3. ساخت برد فیزیکی با فرآیندهایی مانند چاپ مدار، اچینگ و لحیم‌کاری.
4. آزمایش و عیب‌یابی برد پس از تولید.

اصطلاحات رایج در طراحی PCB

• DRC (Design Rule Check) در PCB: ابزاری برای بررسی رعایت قوانین طراحی در نرم‌افزارهای PCB.
• Finger در بردهای PCB: کانکتورهای طلایی که در اتصال برد به سایر قطعات الکترونیکی استفاده می‌شوند.
• پد (Pad) در PCB: محل نصب پایه‌های قطعات روی برد.
• شابلون خمیر قلع (Solder Paste Stencil) در طراحی PCB: ابزاری که در فرآیند مونتاژ SMD برای اعمال دقیق خمیر قلع روی برد استفاده می‌شود.
• سیلک اسکرین: لایه‌ای که به شناسایی قطعات و نوشتن اطلاعات مفید روی برد کمک می‌کند

تبدیل نصب سطحی به DIP در PCB

برای تبدیل قطعات SMD به DIP می‌توان از بردهای تبدیل (Adaptor Boards) استفاده کرد که امکان نصب قطعات SMD روی بردهای سوراخ‌دار را فراهم می‌آورد.

آموزش لحیم کاری قطعات الکترونیک با هویه در فرآیند تولید PCB

لحیم‌کاری با هویه یکی از مهم‌ترین مهارت‌ها در مونتاژ PCB است. در این روش پایه‌های قطعات از طریق هویه و سیم لحیم به‌صورت دستی به برد متصل می‌شوند. تکنیک Wave Solder نیز در مونتاژ قطعات به‌صورت انبوه و خودکار استفاده می‌شود.

خمیر قلع و سولدر ماسک در طراحی PCB

خمیر قلع (Solder Paste) ماده‌ای است که در مونتاژ قطعات SMD به‌کار می‌رود و با ایجاد اتصال بین قطعات و برد، فرآیند لحیم‌کاری را تسهیل می‌کند. سولدر ماسک نیز لایه‌ای محافظتی است که از اتصالات ناخواسته جلوگیری کرده و طول عمر مدار را افزایش می‌دهد

جامپر لحیمی و نصب سطحی (SMT) در بردهای PCB

جامپر لحیمی برای برقراری اتصال‌های کوتاه و رفع خطاهای مدار استفاده می‌شود. تکنولوژی نصب سطحی (SMT) به دلیل چگالی بالا و کاهش ابعاد برد، در تولید مدارهای پیچیده و کوچک بسیار کاربرد دارد.

مزایا و معایب تکنولوژی SMT در تولید PCB

مزایا:

• کاهش اندازه و وزن برد مدار چاپی
• افزایش سرعت و دقت در تولید
• امکان نصب قطعات کوچک و پیچیده
• کاهش هزینه‌های تولید

معایب:

• نیاز به تجهیزات پیشرفته برای مونتاژ
• حساسیت بیشتر قطعات به حرارت
• تعمیر و تعویض سخت‌تر قطعات

نتیجه‌گیری

طراحی و تولید PCB فرآیندی تخصصی است که نیازمند دانش فنی و تجربه در زمینه الکترونیک و نرم‌افزارهای طراحی مدار می‌باشد. شرکت آلبورگ با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های روز دنیا و تیمی متخصص، خدمات حرفه‌ای در زمینه طراحی و تولید بردهای مدار چاپی ارائه می‌دهد. استفاده از تکنولوژی SMT و SMD توسط شرکت آلبورگ، کیفیت و دقت در تولید بردهای مدار چاپی را به حداکثر رسانده و نیازهای مختلف صنایع را برآورده می‌کند.