بردهای الکترونیکی که در صنعت بسیار کاربرد دارند در اصل از قطعات کوچکی تشکیل می‌شوند طراحی بردهای الکترونیکی دقت و مهارت بسیار بالایی می‌خواهد و حتی یک اشتباه کوچک نیز باعث می‌شود برد کار نکند. مطلب جامع امروز در مورد مراحل برد مدار چاپی، انواع آن و برخی نکات دیگر صحبت می‌کند.
به دلیل این که چاپ برد مدار چاپی کاری تخصصی و پیچیده است در چندین مرحله انجام می‌شود که هر کدام را به طور واضح به شما خواهیم گفت.
اولین مرحله در چاپ برد مدار چاپی (PCB) طراحی آن است. این طراحی معمولاً با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی مانند Altium Designer، Eagle یا KiCAD انجام می‌شود. در این مرحله طراح باید مدار الکتریکی را با دقت رسم کرده و قطعات مختلف را در موقعیت‌های مناسب قرار دهد. این طراحی شامل مسیرهای الکتریکی و اتصالات بین قطعات نیز می‌شود. پس از تکمیل طراحی، فایل‌های تولیدی (مانند Gerber files) برای تولید PCB ایجاد می‌شوند.
پس از طراحی، مرحله ساخت لایه‌های PCB آغاز می‌شود. این لایه‌ها معمولاً از مواد عایق مانند فایبرگلاس (FR-4) یا مواد دیگر تشکیل شده‌اند. در این مرحله لایه‌های مختلف با استفاده از روش‌های مختلفی مانند لایه‌گذاری، پرس کردن و برش به شکل مورد نظر در می‌آیند. لایه‌های مسی به دو طرف لایه‌های عایق چسبانده می‌شوند تا امکان ایجاد مسیرهای الکتریکی فراهم شود.
در این مرحله الگوهای مدار بر روی لایه‌های مسی چاپ می‌شوند. برای این کار معمولاً از روش‌های چاپ سیلک، چاپ لیزری یا فرایند اچینگ استفاده می‌شود. ابتدا لایه‌ای از پوشش حساس به نور روی سطح مسی قرار می‌گیرد. سپس با استفاده از نور UV، الگوهای مدار روی پوشش حساس ایجاد می‌شوند. پس از آن با استفاده از مواد شیمیایی بخش‌های غیرضروری حذف می‌شوند و فقط مسیرهای الکتریکی باقی می‌مانند.
مرحله اچینگ به حذف مس اضافی از روی لایه‌ها اشاره دارد. این مرحله با استفاده از محلول‌های شیمیایی انجام می‌شود که فقط مس‌های نازک را حذف می‌کنند و لایه‌های مسی باقی‌مانده مسیرهای الکتریکی را تشکیل می‌دهند. پس از اچینگ، بردهای مدار چاپی شسته و تمیز می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که هیچ‌گونه آلودگی یا مس اضافی باقی نمانده است.
در این مرحله سوراخ‌های لازم برای اتصال قطعات الکترونیکی به PCB ایجاد می‌شود. این سوراخ‌ها به طور دقیق در نقاط مشخص شده روی طراحی قرار دارند. این کار معمولاً با استفاده از دستگاه‌های خودکار سوراخ‌کاری انجام می‌شود که دقت بالایی را تضمین می‌کند. سوراخ‌ها به‌عنوان پورت‌هایی برای قطعاتی مانند خازن‌ها، مقاومت‌ها و تراشه‌ها عمل می‌کنند.
پس از اتمام سوراخ‌کاری و اچینگ، لایه نهایی پوشش روی PCB اعمال می‌شود. این پوشش ممکن است شامل لایه‌ای از لحیم، روغن یا پوشش عایق باشد. این کار به منظور حفاظت از مدار در برابر رطوبت، گرد و غبار و سایر عوامل محیطی انجام می‌شود.
قطعات الکترونیکی مختلف بر روی PCB نصب می‌شوند. این کار می‌تواند به دو روش انجام شود: نصب دستی یا اتوماتیک. در نصب دستی کارگران قطعات را به‌صورت دستی روی سوراخ‌ها قرار می‌دهند؛ در حالی که در نصب اتوماتیک از ماشین‌های مخصوصی برای قرار دادن و لحیم‌کاری قطعات استفاده می‌شود. پس از نصب مدار به دقت بررسی می‌شود.
لحیم‌کاری نهایی به منظور اتصال محکم و دائمی قطعات به برد مدار انجام می‌شود. این کار با استفاده از روش‌های مختلفی از جمله لحیم‌کاری موجی یا لحیم‌کاری دستی صورت می‌گیرد. پس از لحیم‌کاری، PCB دوباره بررسی می‌شود.
در نهایت، بردهای مدار چاپی مورد آزمایش و بازرسی قرار می‌گیرند. این مرحله شامل تست عملکرد مدار، بررسی اتصالات و ارزیابی کیفیت ساخت است. در صورت وجود هرگونه نقص یا خطا، اقدامات لازم برای اصلاح آن انجام می‌شود.
مونتاژ می‌تواند به صورت دستی یا اتوماتیک انجام شود که هر کدام مزیت‌های خود را دارند. ما انواع آنها را در زیر شرح داده‌ایم.
در مونتاژ دستی تکنسین‌ها و کارگران قطعات الکترونیکی را به‌صورت دستی روی برد مدار چاپی (PCB) قرار می‌دهند و آنها را لحیم‌کاری می‌کنند. این روش معمولاً برای تولید مقادیر کم و مدارهای خاص به کار می‌رود و به دقت و تجربه نیروی انسانی وابسته است.
مونتاژ ماشینی به‌صورت اتومات بوده و با استفاده از ماشین‌آلات خودکار برای نصب و لحیم‌کاری قطعات الکترونیکی بر روی PCB انجام می‌شود. این روش برای تولید انبوه مناسب است و سرعت، دقت و کیفیت بالاتری نسبت به مونتاژ دستی ارائه داده و هزینه‌های تولید را به طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.
مونتاژ SMD (Surface Mount Device) به نصب قطعاتی که به طور مستقیم بر روی سطح PCB قرار می‌گیرند گفته می‌شود. این روش به دلیل اندازه کوچک و کارایی بالا بسیار محبوب است. در این نوع مونتاژ ماشین‌آلات اتوماتیک برای قرار دادن و لحیم‌کاری قطعات استفاده می‌شوند که موجب کاهش زمان تولید و افزایش چگالی مدار می‌شود.
مونتاژ DIP (Dual In-line Package) به نصب قطعات با پایه‌های دو ردیفی اشاره دارد که در سوراخ‌های PCB قرار می‌گیرند. این روش در طراحی‌های قدیمی‌تر و برای مدارهای با اندازه بزرگ‌تر رایج است. مونتاژ DIP معمولاً نیاز به لحیم‌کاری دستی یا ماشینی دارد و به راحتی قابل تعمیر و تعویض است.
نحوه مونتاژ قطعات DIP (Dual In-line Package) به این صورت است که ابتدا سوراخ‌های لازم بر روی برد مدار چاپی (PCB) ایجاد می‌شود. سپس قطعات DIP از سمت پایین وارد سوراخ‌ها می‌شوند و پایه‌های آنها در سوراخ‌ها قرار می‌گیرد. پس از آن برای اتصال قطعات به PCB لحیم‌کاری انجام می‌شود.
این لحیم‌کاری می‌تواند به‌صورت دستی یا با استفاده از ماشین‌های لحیم‌کاری اتوماتیک انجام شود. در نهایت، پس از لحیم‌کاری برد مدار چاپی مورد بررسی و آزمایش قرار می‌گیرد تا از صحت اتصالات و عملکرد صحیح مدار اطمینان حاصل شود.
در قیمت‌گذاری مونتاژ قطعات ابتدا نوع و تعداد قطعات الکترونیکی مورد نیاز تأثیر زیادی بر هزینه‌ها دارد. روش مونتاژ (دستی یا اتوماتیک) و زمان مورد نیاز برای تولید نیز عوامل تعیین‌کننده‌ای هستند. هزینه‌های مربوط به نیروی کار، مواد مصرفی و تجهیزات نیز باید محاسبه شوند. پیچیدگی طراحی و نیاز به تست و بازرسی نهایی نیز بر قیمت نهایی تأثیر می‌گذارد.
سخن پایانی
برای مونتاژ برد علاوه بر دانش و مهارت به نیروی کار متخصص، دستگاه‌های جدید و قطعات نیاز هست. در این متن به نحوه مراحل چاپ برد مدار چاپی، هزینه‌ها و انواع مونتاژ پرداخته شده است.
کیلومتر 26 اتوبان تهران کرج، اولین خروجی پس از گرمدره، بعد از انستیتو پاستور توحید، پارک فناوری اطلاعات و ارتباطات (فاوا)، ساختمان 302 ، آرا الکترونیک افزار
