با پیشرفت روزافزون تکنولوژی، استفاده از بردهای الکترونیکی (PCB) در صنعت الکترونیک به یکی از امور حیاتی تبدیل شده است. این بردها، نقش اساسی در اجزای الکترونیکی داشته و به عنوان یک کلید ورود به دنیای پیشرفته فناوری شناخته می‌شوند. در این مطلب از سایت آموزشگاه برق و الکترونیک به معرفی و بررسی مراحل ساخت برد الکترونیکی (PCB) پرداخته و نقش هر مرحله در ایجاد یک برد با کیفیت را بررسی می‌کنیم.

مراحل تولید برد الکترونیکی

ساخت یک برد الکترونیکی (PCB) مراحل مختلفی دارد. در زیر، مراحل ساخت PCB را به طور خلاصه توضیح می‌دهم:

طراحی برد الکترونیکی: قبل از هر چیز، قدم اول در تولید یک برد الکترونیکی، طراحی مناسب آن است. این مرحله بسیار حیاتی است و از آنجا که برد الکترونیکی ماهیت پیچیده ای دارد، از نرم افزارهای متخصص مانند Altium Designer استفاده می‌شود. این نرم افزارها امکاناتی ارائه می‌دهند که با استفاده از آنها، به طور دقیق ابعاد و اتصالات مورد نیاز را تعیین کرده و مراحل بعدی را به سادگی پیش ببرید. استفاده از ماشین حساب عرض ردیابی نیز به بهبود دقت در ایجاد لایه‌های داخلی و خارجی کمک می‌کند.

پیشنهاد تخصصی ما : آموزش تعمیرات برد

چاپ طرح: در مرحله بعدی، طرح شما بر روی برد با استفاده از چاپگر طرح دار و جوهرهای دو رنگ ایجاد می‌شود. جوهر سیاه برای نشان دادن آثار و مدارهای رسانای مس استفاده می‌شود، در حالی که جوهرهای دیگر برای نشان دادن مناطق غیررسانا به کار می‌روند. این فرآیند دقیق و هنرمندانه باعث ایجاد یک برد با دقت بالا می‌شود.

ایجاد بستر: حالا به مرحله شکل‌گیری برد می‌رسیم. بستر برد که از ماده عایق مانند رزین اپوکسی و الیاف شیشه ساخته می‌شود، با عبور مواد از داخل کوره به صورت نیمه آماده شروع به تشکیل می‌دهد. مس از قبل به دو طرف لایه چسبانده می‌شود و سپس حک می‌شود تا طرح فیلم‌های چاپ شده را نشان دهد.

مواد سازنده برد: در این مرحله، انتخاب مواد سازنده برد از اهمیت بالایی برخوردار است. فایبرگلاس به عنوان یکی از رایج‌ترین مواد بردهای الکترونیکی، از جمله FR4 که جامد و سختی را به برد می‌دهد، به کار می‌رود. فنولیک‌ها نیز به عنوان مواد سازنده رایج شناخته می‌شوند که دمای تجزیه حرارتی پایینی دارند و در مواقعی که حفظ آهن لحیم کاری بیش از حد ممکن است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پیشنهاد تخصصی ما : آموزش تعمیرات موبایل

نور ماوراء بنفش: پس از تراز شدن، نور ماوراء بنفش به کمک مقاومت و ورقه زیر، مسیرهای مس را آشکار می‌کند. این فرآیند باعث مقاوم شدن عکس نوری می‌شود و هرگونه عکسبرداری ناخواسته را حذف می‌کند. پس از این مرحله، مس ناخواسته با استفاده از یک محلول شیمیایی حذف می‌شود.

حذف مس ناخواسته: در این مرحله، هرگونه مس ناخواسته ای که روی تخته باقی مانده است، با یک محلول شیمیایی حذف می‌شود. این فرآیند باعث بهبود دقت و کیفیت برد می‌شود.

پیشنهاد تخصصی ما: آموزش تعمیرات لوازم خانگی

اطمینان از کیفیت: لایه‌های تازه تمیز شده برای تراز بودن بازرسی می‌شوند. سوراخ‌های حفر شده قبلی به تراز لایه‌های داخلی و خارجی کمک می‌کنند. پس از پانچ نوری، دستگاه دیگری تخته را بررسی می‌کند تا از عدم وجود نقص در کارهای بزرگتر اطمینان حاصل شود.

لمینیت لایه‌ها: در این مرحله، لایه‌ها با گیره‌های فلزی به هم چسبانده می‌شوند و لایه prepreg  (رزین اپوکسی) بر روی حوضه تراز می‌شود. سپس یک لایه از بستر بر روی prepreg و سپس یک لایه فویل مس و رزین prepreg بیشتر می‌گذرد.

پرس مکانیکی: استفاده از پرس مکانیکی برای فشار دادن لایه‌ها به یکدیگر از مراحل حیاتی تولید برد است. این فرآیند با استفاده از پین‌ها انجام می‌شود که از طریق لایه‌ها سوراخ می‌شوند تا به درستی تراز شده و محکم نگه داشته شوند. در نهایت، (PCB) به پرس لمینیت می‌روید که گرما و فشار را به لایه‌ها وارد می‌کند و اپوکسی در داخل prepreg ذوب می‌شود، لایه‌ها را با هم ترکیب کرده و یکپارچه می‌سازد.

دقت در ایجاد اتصالات: سوراخ‌هایی با هدایت رایانه در لایه‌ها حفر می‌شوند تا سطح زیرین و صفحات داخلی نمایان شود. مس باقی مانده پس از این مرحله برداشته می‌شود.

آبکاری: تخته در حال حاضر آماده برای آبکاری است. محلول شیمیایی تمام لایه‌ها را با هم ترکیب می‌کند و سپس تخته به طور کامل توسط یک سری مواد شیمیایی دیگر تمیز می‌شود. این مواد شیمیایی همچنین پنل را با یک لایه نازک مسی پوشانده که در حفره‌های سوراخ شده نفوذ می‌کند.

تصویر لایه بیرونی: لایه ای از مقاومت در برابر عکس، مشابه مرحله ایجاد بستر، قبل از ارسال برای تصویربرداری، به لایه بیرونی اعمال می‌شود. نور ماوراء بنفش باعث مقاوم شدن عکس نوری می‌شود و هرگونه عکسبرداری ناخواسته حذف می‌شود.

آبکاری با قلع: درست مانند مرحله آبکاری، پنل با یک لایه نازک مسی پوشانده شده است. پس از این، یک محافظ قلع با ضخامت کم به تخته لایه می‌شود. قلع برای محافظت از مس در خارج از تراش وجود دارد.

قلم‌زنی: همان محلول شیمیایی قبلی، هرگونه مس ناخواسته را در زیر لایه مقاومت حذف می‌کند. لایه محافظ، قلع مس مورد نیاز را محافظت می‌کند. این مرحله اتصالات (PCB) را ایجاد می‌کند.

حفاظت از اتصالات: لایه چاپ محافظ یا ماسک لحیم (Soldermask) که در بالای فویل مسی قرار دارد، برای عایق کردن آثار مس از تماس تصادفی با سایر فلزات، لحیم کاری یا قطعات رسانا، روی لایه مس پوشانده می‌شود. این لایه به کاربر کمک می‌کند تا در مکان‌های مناسب لحیم کاری کند و از نامنظمی‌های قلع جلوگیری می‌کند. ماسک لحیم سبز روی اکثر (PCB)‌ها اعمال می‌شود، اما حلقه‌های نقره‌ای و پدهای SMD را در معرض دید قرار می‌دهد تا بتوان آن‌ها را به هم لحیم کرد.

غربالگری ابریشم: غربالگری ابریشم یا چاپ مارکاژ یک مرحله حیاتی است زیرا این فرآیند اطلاعات مهم را روی صفحه چاپ می‌کند. پس از اعمال، (PCB) از آخرین مرحله پوشش و پخت عبور می‌کند.

لایه سفید ابریشم (Silkscreen) روی لایه Soldermask قرار می‌گیرد. صفحه ابریشم حروف، جهت قطعات، اعداد، و نمادهایی را به (PCB) اضافه می‌کند که هم در مونتاژ برد، به مونتاژکار در درک مکان صحیح قطعات کمک می‌کند و هم نمایان کننده مشخصاتی برای کاربر است.

صفحه ابریشمی معمولاً سفید است، اما از هر رنگ جوهر می‌توان استفاده کرد. رنگهای مشکی، خاکستری، قرمز، و حتی زرد بر روی صفحه ابریشم به طور گسترده استفاده می‌شوند. با این حال، مشاهده بیش از یک رنگ بر روی یک تخته الکترونیکی غیر معمول نیست.

افزایش کیفیت اتصالات: بسته به الزامات، (PCB) با سطح قابل لحیم کاری آبکاری شده است که کیفیت و اتصال لحیم کاری را افزایش می‌دهد.

آزمایش: آزمایش الکتریکی یک مرحله حیاتی در فرآیند تولید (PCB) است. در این مرحله، تکنسین از ابزارهای اندازه‌گیری مختلف استفاده می‌کند تا مطمئن شود که اتصالات الکتریکی درستی بین مسیرها و قطعات بر روی برد وجود دارد. این آزمایش به اطمینان از عملکرد صحیح برد و اجزای الکترونیکی آن کمک می‌کند و از هر گونه خطای احتمالی جلوگیری می‌کند. در صورتی که آزمایش الکتریکی نتایج مثبت داشته باشد، برد آماده تولید می‌شود.

روش های ساخت برد الکترونیکی

در دنیای پیشرفته فناوری الکترونیک، ساخت برد الکترونیکی یکی از گام‌های اساسی در تولید ادوات الکترونیکی است. در زیر چند روش تولید برد الکترونیکی را معرفی می کنیم:

استفاده از پرینتر لیزری سیاه و سفید: یکی از روش‌های ساخت برد، استفاده از پرینتر لیزری سیاه و سفید است. در این روش، ابتدا با استفاده از پرینتر لیزری، تصویر یا متن مورد نظر بر روی کاغذ چاپ می‌شود. سپس با استفاده از اتو، محتویات بر روی فیبر مسی منتقل می‌شود.

برای بهترین نتیجه در این روش، انتخاب کاغذی با قابلیت پذیرش نرم‌تر تونر مهم است. از کاغذ گلاسه استفاده کنید تا تونر به‌راحتی به سطح مسی جاذب نشود.

استفاده از اسپری پوزیتیو ۲۰: در این روش، از اسپری پوزیتیو ۲۰ برای ساخت برد الکترونیکی استفاده می‌شود. ابتدا طرح را چاپ کرده و سپس فیبر مسی را با شوینده‌ها تمیز کنید. اسپری را با زاویه‌ای 45 درجه و با حرکات منظم بر روی فیبر اعمال کنید. پس از خشک شدن، فیبر را در مکان تاریک بگذارید.

برای افزایش سرعت خشک‌شدن، از دستگاه خشک‌کن یا ظرف فلزی استفاده کنید. این روش، با دقت و رویایی جذاب، یک برد الکترونیکی با کیفیت ایجاد می‌کند.

استفاده از لمینت: لمینت یکی دیگر از روش‌های مورد استفاده برای ساخت بردهای الکترونیکی است. این روش نیازمند چاپ طرح (PCB) بر روی کاغذ کالک شفاف و سپس پوشش آن با لمینت است. این روش به ویژه برای طراحی‌های پیچیده و دقیق مناسب است.

حواستان باشد که از پرینت نگاتیو برای چاپ طرح استفاده کنید و لمینت را با دقت بر روی مس چسبانید. مراحل اسیدکاری بعدی باعث ایجاد یک برد الکترونیکی با دوام و با کیفیت خواهد شد.

استفاده از ماژیک ضد اسید: روش ماژیک ضد اسید، یک روش ساده و کارآمد برای ساخت برد الکترونیکی است. در این روش، طرح مستقیماً با ماژیک بر روی فیبر مسی کشیده می‌شود. با چندین بار ترسیم طرح و اجرای مراحل اسیدکاری، برد الکترونیکی شما آماده خواهد بود.

استفاده از لتراست: اگر با لتراست آشنا هستید، این روش یک گزینه جذاب برای ساخت بردهای الکترونیکی است. در این روش، به‌جای خطوط، نقاط مداری را با لتراست کشیده و به مس چسبانده می‌شود. این روش به ویژه برای طراحی‌های پیچیده و حساس مناسب است.

استفاده از دستگاه CNC: یکی از روش‌های به‌روزتر و دقیق‌تر برای ساخت بردهای الکترونیکی، استفاده از دستگاه CNC است. در این روش، با استفاده از فایل‌های خاص، طرح به دستگاه ارسال شده و دستگاه با دقت بر روی فیبر مسی حکاکی می‌کند. این روش به شما امکان می‌دهد تا بردهای با کیفیت و دقیق را به سرعت ایجاد کنید.

شستشوی برد الکترونیکی

برد های الکترونیکی به دلایل متعددی نیاز به شستشو دارند. از جمله دلایل مهم می‌توان به ماندن مواد فلاکس و ذرات یونی بر روی برد پس از مونتاژ اشاره کرد. همچنین، با گذشت زمان و نیز به علت واکنش‌های میان فلزات مختلف در برد و عوامل محیطی، شستشوی دوره‌ای برای جلوگیری از اختلالات و افت سرعت و کیفیت ضروری است.

مراحل اولیه: برای شستشوی ابتدایی، لازم است ذرات بزرگتر مانند گرد و غبار از روی برد حذف شوند. از اسپری هوای فشرده می‌توان برای پاکسازی گرد و خاک استفاده کرد. همچنین، برای سطوح دسترسی‌پذیر، از مسواک یا برس برای حذف این ذرات استفاده می‌شود. در این مرحله، ضروری است که ذرات کوچکتری که به سطح برد چسبیده‌اند، با محلول‌های خاص و بدون خورندگی پاک شوند.

شستشو با الکل: استفاده از الکل یکی از راهکارهای معمول برای شستشوی برد الکترونیکی است. الکل ایزوپروپیل با نقطه جوش پایین و سرعت تبخیر بالا به عنوان یک محلول تمیزکننده موثر شناخته می‌شود. برای حذف رسوبات حاصل از واکنش با عوامل محیطی، می‌توان از جوش شیرین به نسبت ۱ به ۳ با آب استفاده کرد. پس از خشک شدن، برد با آب مقطر شستشو داده شود.

شستشو با تینر: استفاده از تینر نیز یک راهکار دیگر برای تمیزکاری برد الکترونیکی است. تینر به عنوان یک حلال تمیزکننده با سرعت تبخیر بالا شناخته می‌شود. برای انجام این روش، سطح برد الکترونیکی را به تینر آغشته کرده و با برس یا مسواک، سطح را تمیز کرد. در انتها، با یک پارچه‌ی نخی بدون پرز، برد را تمیز کنید.

دستگاه حمام التراسونیک: یکی از روش‌های سریع و موثر برای شستشوی برد الکترونیکی استفاده از دستگاه حمام التراسونیک است. این دستگاه با ایجاد لرزش و موج، محلول را به کل سطح برد و فضاهای کوچکترین نفوذ می‌دهد و برد را در کوتاهترین زمان ممکن شستشو می‌دهد. محلول‌های استفاده شده در این دستگاه باید قلیایی باشند تا بهترین نتیجه حاصل شود.

مایع آسران: P-800 یکی از محلول‌های تمیزکننده بسیار مؤثر برای شستشوی برد الکترونیکی، مایع آسران P-800 است. این محلول با ارائه تمیزی بی‌نظیر و خطر کم خوردگی، یکی از بهترین گزینه‌ها برای حفظ عمر و عملکرد بهتر برد الکترونیکی است. از آسران P-800 می‌توان برای حذف آلاینده‌ها و رسوبات ناشی از تاثیرات محیطی با اطمینان استفاده کرد.

سخن آخر

در این مطلب، می‌توان نتیجه گرفت که ساخت برد الکترونیکی (PCB) یک فرآیند پیچیده و حساس است که از مراحل مختلفی تشکیل شده و هر یک از این مراحل اهمیت بالایی در ایجاد یک برد با کیفیت دارند. از طراحی اولیه تا آزمایش‌های نهایی، هر گام نقش مهمی در عملکرد و کیفیت برد ایفا می‌کند. در صنعت الکترونیک، اهمیت استفاده از بردهای الکترونیکی با کیفیت و استاندارد بسیار زیاد است.