آشنایی با خصوصیات مدار چاپی

مدار چاپی که با نام Printed circuit board یا به اختصار PCB شناخته می شود، ساختار اساسی بسیاری از دستگاه های الکترونیک مدرن را تشکیل می دهد. تمامی اجزای الکترونیکی در یک دستگاه الکترونیک، روی مدار چاپی مونتاژ می شوند و از طریق آن با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. از اجزای نیمه هادی و کانکتورها گرفته تا مقاومت ها، خازن ها و دستگاه های رادیویی. مدار چاپی انواع مختلفی دارد و گستره ای از مدارهای ساده و تک لایه تا مدارهای پیچیده و چند لایه را شامل می شود.

مدار چاپی دارای خصوصیات مکانیکی و الکتریکی منحصر به فردی است که آن را برای کاربردهای خاص مناسب می کند. برای مثال، می توان به جنس سخت بسیاری از مدارها اشاره کرد. درصد زیادی از مدارهای PCB از بردهای سخت تشکیل شده اند. بعضی از آن ها نیز ساختار انعطاف پذیری دارند که امکان خم شدن برد را فراهم می کند. مدارهای انعطاف پذیر برای نصب قطعات، بدون نیاز به کانکتور یا کابل مناسب هستند و همچنین در کاهش ابعاد کلی دستگاه نقش دارند.

مدارهای چاپی معمولی دارای اجزای الکترونیکی و کانکتورهایی هستند که از طریق مدارهای رسانا، مسیریابی سیگنال های الکتریکی را میان دستگاه های متصل شده انجام می دهند. معمولا از فلز مس به عنوان رسانا در این مدارها استفاده می شود. اجزای الکترونیکی مختلف از اجزای فعال تا اجزای غیر فعال روی برد لحیم می شوند. برای مثال، بعضی از قطعات به صورت سطحی نصب می شوند که به آن ها SMD گفته می شود. بعضی دیگر برای اتصال، از سوراخ های روی برد استفاده می کنند.

طراحی PCB

برای طراحی مدار چاپی از بلوک دیاگرام استفاده می شود. بلوک دیاگرام را می توان با استفاده از نرم افزارهای مخصوص به یک طرح واره یا طرح شماتیک تبدیل کرد. طرح شماتیک تمام عناصر و اتصالات موجود در مدار را نشان می دهد. مرحله بعدی، تهیه مواد و اجزای مورد نیاز برای ساخت مدار چاپی است. تهیه فهرست تمام قطعات و متریال مورد نیاز موجب تسهیل شدن فرایند طراحی می شود. این فهرست اولیه با نام Bill of materials یا به اختصار BOM شناخته می شود. مرحله بعدی، چیدمان مدار چاپی است. جایی که مواردی مانند پارامترهای اصلی، طرح کلی و مسیریابی اجزا مشخص می شوند.

برای طراحی مدار چاپی، مطالعه دقیق فهرست اولیه و آشنایی با اجزای الکترونیکی موجود در آن ضروری است. برای مثال، در صورت وجود فضای کافی روی برد، می توان از قطعات بزرگتر برای مقاومت ها و خازن ها استفاده کرد. قطعات با توجه به جریان، ولتاژ و فرکانس مورد نیاز انتخاب می شوند. قطعات کوچکتر به طراحان اجازه می دهند بدون نیاز به تغییر طرح مدار، قطعات را در کنار یکدیگر قرار دهند. برای مثال، در صورت نبود فضای کافی، قطعات کوچک می توانند جایگزین نسخه های بزرگتر خود شوند.

نقاط تست، امکان بررسی رسانایی الکتریکی برد مدار چاپی را فراهم می کنند. معمولا از آن ها در سیگنال های مهم روی مدار استفاده می شود. نقاط تست با فاصله مناسب از یکدیگر روی برد، توزیع می شوند. با استفاده از این نقاط، اجرای تست های الکتریکی امکان پذیر هستند.

کاربردهای مدار چاپی

مدار چاپی در مقایسه با مدارهای سیمی سنتی مزایای زیادی دارند. طراحی جمع و جور و وزن سبک مدار چاپی موجب می شود در دستگاه های مدرن از آن ها استفاده شود. همچنین می توان به ویژگی هایی مانند سهولت نگهداری و قابلیت ادغام در سیستم های پیچیده اشاره کرد. هزینه نسبتا پایین تولید یکی دیگر از دلایلی است که استفاده از مدارهای چاپی را به گزینه ای مقرون به صرفه تبدیل می کند. در ادامه مطلب، به معرفی بعضی از کاربردهای PCB می پردازیم.

در دستگاه های الکترونیک پزشکی از این مدارها استفاده زیادی می شود. از سیستم های تصویربرداری و تجهیزات پیشرفته گرفته تا دستگاه های پزشکی سبکی مانند دستگاه های قابل کاشت. مدار چاپی انعطاف پذیر یک انتخاب مناسب برای کاهش اندازه دستگاه های پیچیده پزشکی محسوب می شود. چرا که در طراحی آن ها نیازی به قرار دادن کابل ها و کانکتورها نیست.

دوره تعمیرات برد الکترونیک ما که همراه با ارائه مدرک معتبر فنی حرفه‌ای می‌باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر به صفحه آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی مراجعه کنید. و برای بحث درآمدی آن مقاله درآمد تعمیرات برد الکترونیکی را بخوانید.

مدار چاپی همچنین در بخش های نظامی کاربرد زیادی دارد. در ساخت تجهیزاتی که در معرض ضربه های سنگین، شوک و لرزش قرار دارند، از این مدارها استفاده می شود. برای مثال، وسایل نقلیه نظامی، کامپیوترهای نظامی، سلاح های مدرن و سیستم های هدایت و هدف گیری.

همچنین می توان به کاربردهای صنعتی و تجاری اشاره کرد. مدار چاپی در فرایندهای مختلف صنعتی از تولید گرفته تا اتوماسیون و مدیریت زنجیره تامین، موجب تحول دستگاه ها و ماشین ها شده است. این نوع مدارها برای هدایت تجهیزات در فرایندهای خودکار قابل اعتماد هستند و علاوه بر افزایش تولید، موجب کاهش هزینه های تولید می شوند. مدار چاپی تولید کنندگان را قادر می سازد محصولات کوچکتر و سبک تری را با عملکرد بهینه طراحی کنند.

مدارهای سفارشی

مدار چاپی سفارشی را می توان با توجه به کاربرد مورد نظر طراحی کرد. چه بردهای ساده و چه مدارهای انعطاف پذیر. برای طراحی PCB سفارشی از نرم افزارهای مخصوصی به نام CAD استفاده می شود. با استفاده از این نرم افزار، می توان مدارها و نقاط اتصال را در تمام برد قرار داد و مشخص کرد که هر کدام از اجزا چگونه با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. پس از اتمام طراحی، نرم افزار فایل هایی را برای مراحل بعدی در اختیار توسعه دهندگان قرار می دهد. از جمله فایل gerber که تمام اجزا را به همراه محل قرارگیری آن ها روی برد نشان می دهد. این فایل همچنین شامل اطلاعات لازم در مورد نقاطی است که روی برد باید به وسیله مته سوراخ شوند.

با استفاده از این نرم افزار و فایل های خروجی، می توان یک مدار چاپی بر اساس نیازهای مشتری طراحی کرد. این مدارها قابلیت های زیادی برای تنظیم دارند. بنابراین می توان آن ها را با اندازه ها و پیکربندی های مختلف طراحی کرد تا برای کاربرد مورد نظر مناسب باشند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد طراحی و ساخت مدارهای سفارشی، می توانید از دوره های آموزشی برد الکترونیک استفاده کنید.

متریال مورد استفاده

برای تولید مدار چاپی به مجموعه ای از مواد اولیه نیاز است که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم. بردهای مداری معمولا از جنس فایبرگلاس یا پلاستیک ساخته می شوند. انتخاب متریال مناسب تا حد زیادی به نوع مدار و انعطاف پذیری آن بستگی دارد. معمولا در طراحی برد مدارهای سخت، از فایبرگلاسِ پلی آمید یا متریالی به نام FR4 استفاده می شود. برای ساخت بردهای انعطاف پذیر از لایه های پلی آمید با دمای بالا استفاده می شود. زیرلایه های پلاستیکی، یک پایه نارسانا فراهم می کنند که مدارهای رسانا روی آن ها قرار می گیرند و نسبت به یکدیگر عایق بندی می شوند.

فلز مس یکی دیگر از متریال ضروری در ساخت مدار چاپی محسوب می شود. مس به دلیل رسانایی الکتریکی بالا، در ساخت PCB مورد استفاده قرار می گیرد. ورقه های نازک مسی در کنار متریال پلاستیکی قرار می گیرند و امکان حکاکی مدارها را با توجه به فایل خروجی فراهم می کنند. ضخامت و تعداد لایه ها به کاربریِ مورد نظر بستگی دارند. مدارهای چند لایه در ساختار خود دارای چندین ورقه مسی و مواد عایق هستند.

سولدر ماسک یا Soldermask یکی دیگر از متریال مورد استفاده است. این مایع در واقع یک متریال اپوکسی محسوب می شود و به عنوان سخت کننده، روی بردها قرار می گیرد. سولدر ماسک، مدارهای مسی را از فرایند اکسیداسیون به وسیله محیط محافظت می کند. یکی دیگر از کاربردهای آن، کنترل و حفظ جریان لحیم کاری هنگام مونتاژ اجزا روی برد می باشد. از جمله رنگ های رایج سولدر ماسک، می توان به سبز، آبی و سیاه اشاره کرد. بعد از اعمال کردن Soldermask، داده های شناسایی و علایم روی آن چاپ می شوند. این کار برای بالا بردن دقت فرایند مونتاژ صورت می گیرد.

انواع مدار چاپی

مدار چاپی برای طیف گسترده ای از کاربری ها و پیکربندی ها قابل طراحی و تولید است. چندین نوع مدار چاپی در بازار وجود دارد. برای مثال، می توان به Rigid PCBs اشاره کرد. مدارهای سختی که کاربردی و مقرون به صرفه هستند، اما قابلیت انعطاف پذیری ندارند. از این مدارها در دستگاه هایی که نیاز به انعطاف پذیری زیادی ندارند، استفاده می شود.

مدار چاپی انعطاف پذیر یا Flexible PCBs دارای قابلیت خم شدن و تا شدن هستند و می توانند در فضای اندکی درون دستگاه های خاص قرار بگیرند. این مدارها مقاومت بیشتری در مقابل حرارت نشان می دهند و همچنین سازگاری زیادی دارند. نوع دیگر مدارهای موجود در بازار با نام Rigid-Flex PCBs شناخته می شوند. این مدارها بعضی از ویژگی های جذاب مدارهای سخت و انعطاف پذیر را در یک پکیج ارائه می کنند.

دوره های برد الکترونیک

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد مدارهای چاپی و نحوه طراحی و ساخت آن ها می توانید در دوره های آموزشی برد الکترونیک شرکت کنید. این دوره ها اطلاعات کافی را در مورد انواع مدار، نحوه طراحی مدارهای سفارشی و انتخاب متریال مناسب در اختیار شما قرار می دهند.

مدارهای چاپی مزایا و قابلیت های زیادی را در اختیار توسعه دهندگان و تولید کنندگان قرار می دهند. این مدارها را می توان با توجه به ویژگی های مورد نظر به طرز بهینه ای طراحی و تولید کرد.

سایر دوره های آموزشگاه به شرح ذیل می‌باشد، برای مشاهده اطلاعات بیشتر بر روی هر یک از دوره ها کلیک کنید تا به صفحه دروه منتقل شوید.

دوره های تعمیرات ما:

آموزش تعمیر لوازم خانگی ، آموزش تعمیرات ماشین‌ اداری ، آموزش تعمیر ساعت ، آموزش برق ساختمان ، آموزش تعمیرات پکیج دیواری ، آموزش تعمیرات یخچال ، آموزش تعمیر ماشین ظرفشویی ، آموزش تعمیرات ماکروفر

دوره های برق:

آموزش هوشمند سازی ساختمان ، آموزش طراحی و مونتاژ تابلو برق ، آموزش نصب درب اتوماتیک ، آموزش نصب دوربین مدار بسته ، آموزش نصب سانترال ، آموزش نصب دزدگیر اماکن ، آموزش تعمیر نگهداری آسانسور ، آموزش سیم پیچی

و در نهایت دوره های تاسیسات:
آموزش لوله کشی ساختمان ، آموزش تعمیرات کولر گازی

و برای مشاهده شهریه دوره‌های و مدت زمان دوره به صفجه شهریه دوره‌ها مراجعه کنید. که بصورت جدولی لیست دوره ها در آن درج شده است.