معرفی انواع روش های ساخت و تولید برد مدار چاپی

روش های متعددی برای ساخت و تولید برد مدار چاپی (PCB) وجود دارد. میزان دقت هر یک از  این روش ها متفاوت است و انتخاب آن‌ها باید بنا به نیاز شما انجام شود. ما در این مقاله قصد داریم، شما را با برخی از این روش‌ها آشنا کنیم. پس تا انتهای مقاله همراه ما باشید. اما پیش از پرداختن به این موضوع، ابتدا نگاه مختصری به برد مدار چاپی خواهیم انداخت.

برد مدار چاپی در واقع قطعه‌ی اصلی تمامی دستگاه های الکترونیکی است که عملکرد ساده یا پیچیده‌ی آن‌ها را ممکن ساخته است. قطعات الکترونیکی لازم برای فراهم کردن کارایی یک دستگاه الکترونیکی بر روی یک برد مدار چاپی قرار می‌گیرند  و از طریق مسیرهای مسی روی برد، با یک‌دیگر در ارتباط هستند.

تمامی دستگاه های الکترونیکی از یک پنکه جیبی ساده گرفته یا کامپیوترهای شخصی و سرورهای عظیم در دیتاسنترها، همگی دارای یک یا چندین برد مدار چاپی هستند که براساس کارایی آن طراحی و ساخته شده است.

این بردها که در طول زمان تکامل و توسعه یافته‌اند، دارای مزایایی از قبیل کوچکی و سبک وزنی هستند که آن‌ها را به گزینه ای عالی برای دستگاه های مدرنی تبدیل کرده است که امروزه در ابعاد بسیار کوچکی تولید می‌شوند.

اما اکنون زمان معرفی برخی از روش های تولید برد مدار چاپی است.

از جمله روش هایی که برای ساخت برد مدار چاپی مورد استفاده قرار می‌گیرد، عبارت‌اند از:

• روش ماژیک ضد اسید
• روش پرینتر لیزری و اتو
• روش لمینت و اشعه‌ی UV
• روش دستگاه CNC

در ادامه هر یک از این روش ها را به‌طور مفصل برای شما توضیح خواهیم داد.

یکی از روش های ساده برای ساخت برد مدار چاپی، استفاده از ماژیک ضد اسید است. همان‌طور که از نام آن می‌توان حدس زد، در این روش، طرح مدار موردنظر با استفاده از یک ماژیک ضد اسید بر روی برد کشیده خواهد شد. از آنجایی که این روش با دست و ماژیک انجام می‌شود، به عنوان روشی ساده اما نه چندان دقیق شناخته شده است. با این حال، این روش در پروژه های کوچک و آزمایشی کارایی بسیاری دارد.

مراحل تولید برد با این روش:

• تهیه لوازم ضروری
• پاک‌سازی سطح فیبر مدار چاپی
• کشیدن طرح مدار با ماژیک بر روی فیبر مسی
• قرار دادن فیبر مسی در محلول اسیدی
• خشک کردن فیبر مسی
• سوراخ‌کاری

مرحله‌ی اول:

در اولین قدم، لازم است وسایل موردنیاز را تهیه کنید. برای این پروژه به یک فیبر مدار چاپی، پودر فریک کلراید، دستکش لاتکس (جهت محافظ از دست‌ها در برابر اسید) و یک ماژیک ضد اسید نیاز خواهید داشت. نوک ماژیک های ضد اسید با ضخامت متفاوتی در بازار موجود هستند. شما می‌توانید برای مسیرهای ظریف‌تر از ماژیک هایی با نوک باریک‌تر و برای مسیرهای ضخیم، از ماژیک هایی با نوک قطورتر استفاده کنید.

مرحله‌ی دوم:

پس از تهیه وسایل موردنیاز، فیبر مسی را باید از هر گونه آلودگی، گرد و غبار و یا خراشیدگی پاک کنید. برای این کار از یک سمباده استفاده کنید و به‌طور کامل آن را بر تمامی سطح فیبر بکشید. در نهایت، با کشیدن الکل به برد پس از سمباده، می‌توانید مطمئن شوید که هیچ آلودگی و چربی بر روی برد وجود ندارد.

مرحله‌ی سوم:

پس از پاک‌سازی کامل سطح برد، باید طرح مدار را بر روی فیبر مسی ترسیم کنید. به‌آرامی ماژیک را بر روی فیبر بکشید و طرح خود را اجرا کنید. اما باید چندین نکته را در نظر داشته باشید. هیچ‌گاه برای بار دوم بر روی مسیرهایی که ترسیم کرده‌اید، نکشید. دوباره کشیدن ماژیک بر روی طرح کشیده شده، باعث پاک شدن طرح اولیه خواهد شد. پس از اتمام طراحی خود بر روی برد، مدت زمانی را منتظر بمانید تا جوهر ماژیک کاملا خشک شود.

مرحله‌ی چهارم:

پس از آماده شدن طرح شما بر روی فیبر مدار چاپی، باید پودر اسید فریک کلراید را در ظرفی پلاستیکی یا شیشه‌ای ریخته و  با آب ولرم یا سرد مخلوط کنید و فیبر مسی را درون آن قرار دهید. مس های فیبر مدار چاپی به غیر از مسیرهایی که با ماژیک کشیده‌اید، در محلول اسیدی حل خواهد شد.

مرحله‌ی پنجم:

پس از حل شدن مس اضافی، برد را از محلول خارج کرده و درون کمی آب قرار دهید تا اسید موجود به‌طور کامل پاک شود. پس از آن نیز، برد را در محلی قرار دهید تا خشک شود.

مرحله‌ی ششم:

در مرحله‌ی آخر ساخت این برد مدار چاپی، لازم است سوراخ های برد را دریل کنید. می‌توانید از یک دریل دستی PCB برای ایجاد این سوراخ ها استفاده کنید. با اتمام این کار، PCB شما آماده خواهد بود.

روش ساخت برد مدار چاپی با اتو یا پرینتر لیزری، روش محبوب بسیاری از دانشجویان و یا علاقه‌مندان به الکترونیک بوده و به‌راحتی در خانه قابل اجرا است. شما هم می‌توانید با رعایت نکات ایمنی این روش را امتحان کنید.

مراحل ساخت برد با پرینتر لیزری و اتو

• چاپ طرح مدار بر روی کاغذ توسط پرینتز لیزری
• تهیه فیبر مدار چاپی و تمیز کردن آن
• چاپ طرح مدار بر روی فیبر مدار چاپی با اتو
• قراردادن برد درون مایع اسیدی به‌منظور حل شدن مسی اضافی
• پاک کردن مسیرهای جوهری برد
• سوراخ کاری در صورت داشتن برد دو طرفه

مرحله‌ی اول:

در مرحله ی اول، اگر طراحی برد با یکی از نرم افزار‌های طراحی کامل شده است، زمان چاپ طرح مدار بر روی کاغذ می‌باشد. این کار با استفاده از پرینتر لیزری و یک کاغذ گلاسه انجام می‌شود. در این مرحله شما باید طرح موردنظر خود را از طریق پرینتر لیزری بر روی کاغذ گلاسه چاپ کنید.

مرحله‌ی دوم:

در مرحله‌ی دوم از این روش، به یک فیبر مسی یا فیبر مدار چاپی خام نیاز خواهید داشت که ابتدا باید از تمیز بودن سطح آن اطمینان حاصل کنید. به همین جهت، می‌توانید از سمباده به‌منظور پاک کردن اکسیدهای مس استفاده کنید. اما نکته‌ای که در اینجا اهمیت ویژه‌ای دارد، پوشیدن دستکش هنگام تمیز کردن برد است، زیرا تماس دست با برد منجر به ایجاد دوباره اکسید در سطح فیبر مسی می‌شود.

در مرحله‌ی نهایی در پاکسازی سطح برد، باید از الکل به‌منظور از بین بردن تمامی گرد و غباری که ممکن است بر روی سطح برد نشسته باشد، استفاده کنید.

مرحله‌ی سوم:

پس از اتمام مرحله‌ی دوم یعنی پاکسازی کامل برد، طرح مدار را که از قبل بر روی کاغذ پرینت شده است، به شکلی بر روی فیبر مدار چاپی قرار دهید که نتواند حرکت کند. پس از محکم کردن جای کاغذ بر روی فیبر مسی، اتوی خود را داغ کرده و بر روی برد قرار دهید تا طرح کاغذ بر روی فیبر مسی، چاپ شود.

پس از اینکه کاغذ و برد به خوبی حرارت خوردند، اتو را کنار گذاشته و کاغذ را از برد جدا کنید. با این کار شما شاهد طرح چاپ شده‌ی کاغذ بر روی برد خواهید بود.

مرحله‌ی چهارم:

پس از چاپ طرح مدار بر روی فیبر مسی، از یک ظرف پلاستیکی بزرگ استفاده کنید و آن را با مایع اسید به اندازه‌ای پر کنید که بتواند سطح برد را بپوشاند. سپس برد را درون مایع قرار دهید. با این کار رنگ مایع که در ابتدای کار قهوه‌ای بوده است به رنگ مشکی تغییر می‌یابد که دلیل آن حل شدن مس در مایع اسیدی است. زمانی‌که برد در مایع قرار دارد، لازم است تا گاهی اوقات مایع اسیدی هم زده شود تا سرعت فرایند اکسید شدن افزایش یابد. هنگامی‌که دیگر مسی بر روی برد وجود ندارد، زمان خارج کردن برد از محلول و شست و شوی آن با آب سرد است.

مرحله‌ی پنجم:

پس از شست و شوی برد، لازم است تا با استفاده از یک رقیق‌کننده مانند لاک الکل لایه‌ی جوهری که سطوح مسی را مشخص کرده است، از روی برد پاک کنید.

مرحله‌ی ششم:

در مرحله‌ی آخر اگر برد شما یک برد دو طرفه باشد، لازم است سوراخ‌کاری برد را نیز انجام دهید. اما مسلما بردهایی یک طرفه، نیازی به این مرحله نخواهند داشت.

یکی‌دیگر از روش های تولید برد مدار چاپی، استفاده از لمینت و اشعه‌ی UV است. لمینت ورقه ای پلاستیکی و حساس به نور است که با قرار گرفتن در برابر اشعه ی ماوربنفش یا همان UV تغییر حالت می‌دهد و مقاومت بالایی پیدا خواهد کرد.

این روش از جمله روش های دقیق ساخت برد است که معمولا بیشتر توسط افراد حرفه‌ای و برای کاربردهایی با دقت بالا استفاده می‌شود.

مراحل ساخت برد مدار چاپی با لمینت و اشعه‌ی UV

• تهیه پرینت نگاتیو از طرح مدار
• چسباندن لمینت به فیبر مسی
• تابش اشعه ی UV به فیبر مسی
• پاک کردن لمینت اضافی
• حل کردن مس اضافی برد

مرحله اول – تهیه‌ی پرینت نگاتیو از طرح مدار:

در مرحله اول، با فرض آماده بودن طرح مدار، به یک پرینت نگاتیو از آن نیاز خواهید داشت. پرینت نگاتیو در واقع تصویری است که بر روی یک کاغذ یا ورق شفاف چاپ شده باشد. در تصویر نگاتیو مدار، مسیرهای مسی بی‌رنگ و شفاف و مابقی برد به رنگ مشکلی خواهد بود. هدف از تهیه‌ی پرینت نگاتیو از طرح یک مدار، مقاوم‌سازی مسیرهای مسی برد در برابر مایع اسیدی است. با عبور اشعه‌ی UV از بخش شفاف تصویر نگاتیو و برخورد به لمینت موجود بر روی مسیرهای مسی برد، لمینت واکنش شیمیایی نشان داده و در برابر پودر اسیدی که بعدا قرار است در معرض آن قرار بگیرد، مقاوم خواهد شد.

مرحله دوم – چسباندن لمینت به فیبر مسی:

در مرحله‌ی دوم به فیبر مسی و لمینت نیاز خواهید داشت. پس از تهیه‌ی لمینت و فیبر، با یک سمباده سطح فیبر مسی را سابیده تا از تمیزی آن مطمئن شوید. پس از آن لایه‌ی میانی، لمینت را خارج کرده و لایه ی خارجی آبی رنگ را بر روی فیبر مسی بچسبانید و به‌آرامی آن را فشار دهید تا حباب‌های هوا از آن خارج شوند. با استفاده از حرارت به خوبی می‌توان لمینت را به فیبر مسی چسباند. برای این کار می‌توانید از حرارت دست، اتو یا هویه تفنگی استفاده کنید.

مرحله‌ی سوم – تابش اشعه‌ی UV به فیبر برد مدار چاپی:

پس از چسبیدن کامل لایه‌ی لمینت به فیبر مسی، زمان تاباندن اشعه‌ی UV به فیبر مسی است. زمان نوردهی به فیبر مسی باید کمتر از یک دقیقه باشد.

مرحله‌ی چهارم – استفاده از پودر پاک کننده لمینت:

پس از نوردهی به فیبر مسی، نوبت به پاک کردن لمینت از برد و ظهور فیبر مسی بخش‌هایی است که تحت تابش قرار نگرفته است. برای این کار از پودر پاک کننده لمینت استفاده کنید. با حل کردن این پودر در آب سرد و قرار دادن برد در آن، لمینت‌های اضافی (لمینت بخش هایی که تحت تابش نور UV قرار نگرفته اند) حذف خواهد شد.

مرحله‌ی پنجم – حل کردن مس اضافی برد:

پس از بین بردن لمینت موجود بر روی برد، زمان از بین بردن مس بخش‌هایی است که تحت تابش قرار نگرفته‌اند. همان‌طور که گفته شد، هدف از پوشش برد با لمینت و تاباندن اشعه‌ی UV به مسیرهای مسی برد، ایجاد مقاومت آن در برابر اسید بود. به همین دلیل، در این مرحله با قرار دادن برد در اسید، مسیرهای مسی مدار از بین نخواهند رفت.

برای انجام این کار می‌توانید از سدیم کربنات، سدیم هیدروکسید، اسید کلروفریک و یا اسید آمونیومی استفاده کنید.

با حل شدن مس هایی که تحت تابش اشعه‌ی UV قرار نگرفته‌اند، مسیرهای مسی باقی مانده و آماده‌ی جایگیری قطعات خواهند بود.

ساخت برد مدار چاپی با استفاده از دستگاه CNC این امکان را به شما می‌دهد تا بتوانید برد موردنظر خود را در هر سایز و اندازه‌ای با سرعت بیشتر و دقت بالاتری تولید کنید.

این روش ماشینی، منجر به کاهش فرایندهای دستی در روند تولید می‌شود و همین موضوع خطاهای احتمالی در ساخت برد را کاهش داده، دقت کار را بالا برده و محصول نهایی با کیفیت‌تری را در مقایسه با سایر روش‌ها ارائه خواهد کرد.

البته مهم‌ترین مزیت این روش را می‌توان امکان تولید برد مدار چاپی در تیراژ بالا دانست. ابزارهای یک دستگاه CNC مانند ابزار برش و دریل می‌توانند با سرعت 1000 در دقیقه بچرخند که این موضوع امکان تولید برد مدار چاپی در تیراژ بالا را در زمان بسیار کم فراهم می‌کند. البته لازم است که بدانید این روش معمولا در کارهای صنعتی مورد استقاده قرار می‌گیرد.

مراحل ساخت برد با دستگاه CNC

مراحل ساخت برد به این روش عبارت‌اند از:

• طراحی و مدل‌سازی برد با استفاده از نرم افزارهای CAD
• تبدیل مدل CAD به فرمت موردنیاز دستگاه CNC
• تبدیل فایل طراحی به برنامه‌ی قابل فهم دستگاه CNC
• آماده‌سازی دستگاه CNC
• اجرای عملیات برش و سوراخ‌کاری

مرحله‌ی اول:

برای آغاز کار با دستگاه CNC و تولید برد مدار چاپی، ابتدا طرحی 2 یا 3 بعدی از مدار برد موردنظر توسط یکی از نرم‌افزارهای CAD ساخته می‌شود. کلمه‌ی CAD مخفف عبارت Computer aided design است و به معنای نرم‌افزار طراحی به کمک کامپیوتر می‌باشد. این نوع نرم‌افزار امکان شبیه‌سازی 3 بعدی از هر قطعه‌ای را برای مهندسین فراهم می‌کند.

مرحله‌ی دوم:

در مرحله‌ی بعد، فایل دریافتی از نرم‌افزار CAD به فرمت قابل قبول دستگاه CNC، تبدیل خواهد شد.

مرحله‌ی سوم:

در مرحله‌ی سوم، فایل طراحی با فرمت جدید، توسط نرم‌افزارهای ماشین کاری CAM به زبان قابل فهم دستگاه CNC تبدیل می‌شود. نرم‌افزارهای CAM مانند Solidcam  و EdgeCAM، فایل طراحی مدار را به زبان قابل فهم دستگاه CNC که با نام G-code شناخته می‌شود، تبدیل می‌کنند و به این شکل نحوه عملکرد و چگونگی حرکت ابزارهایی چون ابزار برش، دریل و مته را برای دستگاه مشخص می‌کنند.

مرحله‌ی چهارم:

پیش از اینکه اپراتور دستگاه (مسئول نظارت بر تمامی مراحل کار)، برنامه‌ی CNC را به اجرا دربیاورد، برد در دستگاه یا ابزارگیر مخصوص که وظیفه‌ی ثابت نگه داشتن برد هنگام انجام عملیات را دارد، قرار داده می‌شود. پس از آن ابزارهای لازم مانند دریل برای ایجاد سوراخ در برد به اسپیندل‌ها که در واقع محورهای اصلی دستگاه هستند و باعث چرخاندن ابزارها می‌شوند، بسته خواهند شد.

مرحله‌ی پنجم:

با آماده‌سازی دستگاه CNC، در مرحله‌ی آخر اپراتور، برنامه را از طریق رابط کاربری دستگاه اجرا کرده و دستگاه عملیات حکاکی، سوراخ‌کاری و یا برش‌کاری را براساس برنامه‌ی پیاده شده آغاز خواهد کرد.

در این مقاله به معرفی و بررسی برخی از روش های ساخت و تولید برد مدار چاپی که شامل ساخت برد با استفاده از اتو و پرینتر لیزری، دستگاه CNC و لمینت و اشعه‌ی UV پرداختیم. البته روش های ذکر شده تنها برخی از روش های رایج ساخت برد است. انتخاب یکی از روش های ساخت برد به نیاز، کارایی، زمان و بودجه‌ی شما بستگی دارد. ساخت یک برد مدار چاپی با استفاده از اتو معمولا برای پروژه های دانشجویی و یا کسب تجربه در خانه انجام می‌شود. اما روش هایی چون استفاده از دستگاه CNC در کارهای حرفه‌ای‌تر و به منظور تولید برد در حجم انبوه استفاده می‌شود. بنابراین این شما هستید که با در نظر گرفتن  موارد ذکر شده می‌توانید روش تولید برد خود را انتخاب کرده و طراحی های خود را به محصول نهایی تبدیل کنید.

در این راستا شما می‌توانید طراحی و تولید بردهای خود را به ما بسپارید. ما در شرکت گسترش تجارت فراسو سفارشات شما را در زمینه‌ی طراحی و تولید انبوه برد خواهیم پذیرفت. جهت ثبت سفارش ما شماره‌ها درج شده در سایت تماس حاصل کنید.