برد مدار چاپی ساده چیست؟

یکی از اجزای کلیدی تجهیزات الکترونیکی، بردهای مدار چاپی (PCB)، که عملکرد و عملکرد محصولات را کنترل می‌کنند، ضروری هستند. اما برد مدار - که اتفاقاً فقط یک برد نیست. یک برد مراحل مختلفی را از طراحی تا مونتاژ محصول طی می‌کند و بنابراین با نام‌های مختلفی شناخته می‌شود. در این وبلاگ، ما در مورد PCB ساده و تفاوت آن با یک برد مونتاژ شده بحث خواهیم کرد.

نمای کلی از یک تخته خالی

یک PCB ساده، که به عنوان برد ساده یا برد مدار چاپی ساده نیز شناخته می‌شود، یک برد مدار پایه است که در مراحل اولیه تولید PCB قرار دارد و هیچ قطعه الکترونیکی، از جمله فقط مسیرهای مسی، پدها، سوراخ‌ها و سایر ساختارهای مدار پایه، روی آن مونتاژ نشده است. PCB ساده به عنوان ساختار اصلی برای ساخت و پشتیبانی مدارها در دستگاه‌های الکترونیکی، عملکرد پشتیبانی مکانیکی و اتصال الکتریکی را فراهم می‌کند. و به عنوان اولین قدم در مونتاژ دستگاه‌های الکترونیکی، بردهای ساده برای عملکرد کل محصول بسیار مهم هستند.

ویژگی‌های کلیدی بردهای مدار چاپی ساده

لایه ها: برد مدار چاپی ساده با توجه به نیازهای مرحله بعد، دارای ساختار تک لایه، دو لایه و چند لایه است.

مسیرها و پدهای رسانا: مسیرها و پدهای رسانا روی برد مدار چاپی لخت توزیع شده‌اند. مسیر رسانا عموماً از فویل مسی تشکیل شده و کانالی برای انتقال سیگنال الکتریکی است. پد برای تثبیت و اتصال قطعات الکترونیکی در مرحله بعدی برد مدار استفاده می‌شود و یک رابط الکتریکی کلیدی در فرآیند مونتاژ است. طراحی مسیر رسانا و پد برای دستیابی به عملکردهای خاص مدار باید بسیار دقیق باشد.

مواد و روشها: زیرلایه‌های برد مدار چاپی معمولاً از رزین اپوکسی تقویت‌شده با الیاف شیشه (FR4) یا سایر موادی که عایق و استحکام ساختاری را فراهم می‌کنند، ساخته می‌شوند.

پرداخت سطح: به منظور محافظت از برای جلوگیری از اکسیداسیون لایه رسانای مس لخت و بهبود لحیم‌پذیری، بردهای مدار لخت معمولاً تحت عملیات پرداخت سطحی مانند HASL (سطح‌بندی لحیم با هوای گرم) و ENIG (طلای غوطه‌وری بدون الکترولس نیکل) قرار می‌گیرند.

بردهای PCB بدون روکش برای چه مواردی استفاده می‌شوند؟

بردهای مدار لخت نقش مهمی در زمینه طراحی و ساخت قطعات الکترونیکی ایفا می‌کنند. همانطور که در بالا ذکر شد، برد مدار لخت ساختار اصلی دستگاه الکترونیکی برای ساخت و پشتیبانی از مدار است و عملکرد پشتیبانی مکانیکی و اتصال الکتریکی را برای دستگاه فراهم می‌کند. اما در واقع، به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن، استفاده از آن محدود به حمل قطعات نیست، بلکه انعطاف‌پذیری طراحی، راندمان تولید و کنترل کیفیت را نیز پوشش می‌دهد.

1.    طراحی انعطاف‌پذیر و سفارشی‌سازی

یک برد ساده که فقط پدها و مسیرهای مسی رسانا دارد، طراحان می‌توانند آزادانه قطعات الکترونیکی را مطابق با الزامات مدار، مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها، ترانزیستورها و مدارهای مجتمع، برای دستیابی به عملکردهای متنوع از مدارهای ساده گرفته تا سیستم‌های پیچیده، اضافه کنند.

در عین حال، برد مدار چاپی ساده (PCB) همه کاره است، نیازی به طراحی مجدد برد برای هر سفارش نیست و تولیدکنندگان برد مدار چاپی ساده می‌توانند از طریق تولید یکپارچه، نیازهای مشتریان مختلف را برآورده کنند. این امر به طور قابل توجهی زمان طراحی و ساخت را کوتاه می‌کند و هزینه‌های توسعه را کاهش می‌دهد.

2.    بهبود بهره‌وری و اتوماسیون تولید.

در طول طراحی اولیه PCB، طراحان تلاش زیادی می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که طراحی و تولید دقیق و آماده برای مونتاژ بعدی و فرآیند تولید بسیار خودکار است. به عنوان مثال، از طریق خودکار دستگاه برداشتن و گذاشتن و تجهیزات لحیم کاری موجی، قطعات را می‌توان به سرعت روی PCB مونتاژ کرد، که امکان تولید در مقیاس بزرگ و بهبود قابل توجه راندمان تولید را فراهم می‌کند.

۳. آزمایش و کنترل کیفیت برد لخت

برد مدار لخت نه تنها اساس محصول است، بلکه نقشی غیرقابل جایگزین در فرآیند تولید دارد. در مرحله اولیه تولید برد مدار، مهندسان مسیر مسی رسانا و یکپارچگی پد برد مدار چاپی لخت را آزمایش می‌کنند تا از صحت طراحی و مطابقت با مشخصات اطمینان حاصل کنند و اطمینان حاصل کنند که هر برد مدار چاپی از استاندارد بالای عملکرد و قابلیت اطمینان برخوردار است و پایه محکمی برای مونتاژ قطعات بعدی و عملکرد محصول فراهم می‌کند.

۴. آموزش و آزمایش

علاوه بر کاربردهای فوق، به دلیل اجزای ساده، PCB ساده اغلب در آموزش و آزمایش‌ها برای کمک به دانشجویان و مهندسان جهت آشنایی با طراحی مدار و فرآیند تولید استفاده می‌شود.

چرا از تست بورد خالی استفاده کنیم؟

تست برد لخت یا BBT، یک برد مدار چاپی لخت را آزمایش می‌کند تا اطمینان حاصل شود که طراحی، از جمله اتصال الکتریکی، عملکرد و یکپارچگی برد، الزامات را برآورده می‌کند و از مشکلات طراحی که ممکن است در حین یا پس از مونتاژ رخ دهد، جلوگیری می‌کند و در هزینه‌ها و زمان تولید صرفه‌جویی می‌کند.

آزمایش برد لخت معمولاً این روش را اتخاذ می‌کند تست کاوشگر پرواز, آزمون مبتنی بر ثابت, بازرسی نوری خودکار (AOI) و اشعه ایکس بازرسی برای انجام آزمایش‌های زیر روی تخته‌های بدون روکش:

۱. مشکلات الکتریکی را آزمایش کنید

وظیفه اصلی آزمایش برد لخت، تشخیص وجود مشکلات الکتریکی روی برد، مانند مدارهای باز، مدارهای کوتاه و اتصالات لحیم ضعیف است تا اطمینان حاصل شود که برد PCB لخت الزامات طراحی و الزامات بعدی را برآورده می‌کند، به طوری که بر مونتاژ قطعات بعدی و عملکرد محصول تأثیر نگذارد.

2.    اتصالات الکتریکی و طرح را تشخیص دهید

در طراحی PCB، تمام اتصالات الکتریکی، از جمله سوراخ‌های عبوری، مسیرهای رسانا و خطوط سیگنال، باید مطابق با نقشه‌های الکتریکی خاص و قوانین طراحی چیده شوند و اطمینان حاصل شود که اتصال بین لایه‌های مختلف در برد مدار چند لایه مناسب است. آزمایش برد خالی تضمین می‌کند که این الزامات طراحی به درستی اجرا شده‌اند و هرگونه خطا یا اتصال از دست رفته در حین آزمایش پیدا خواهد شد.

3.    بهبود راندمان تولید و صرفه‌جویی در هزینه‌ها

همانطور که در بالا ذکر شد، انجام آزمایش برد لخت می‌تواند نقص‌های طراحی الکتریکی را در مراحل اولیه تشخیص داده و از دوباره‌کاری یا ضایعات گسترده ناشی از ورود بردهای مشکل‌دار به فرآیند مونتاژ جلوگیری کند و در زمان و هزینه‌های مواد صرفه‌جویی کند.

فرآیند تولید برد مدار چاپی لخت

ساخت برد مدار چاپی ساده، کل فرآیند ساخت یک برد مدار چاپی ساده است که هیچ قطعه الکترونیکی مانند تراشه، مقاومت و خازن به آن لحیم نشده است. برد مدار چاپی ساده، ابتدایی‌ترین شکل یک برد مدار چاپی است، این مرحله قبل از مونتاژ قطعات انجام می‌شود. شما طراحی، انتخاب مواد، ساخت برد و آزمایش را دارید - چندین مرحله در این فرآیند.

طراحی و آماده‌سازی طرح‌بندی

ورودی طراحی: طرح برد مدار را بر اساس نرم‌افزار EDA مانند Altium Designer، Eagle یا CAD طراحی کنید. این یک نمایش فیزیکی از فایل طراحی است.

تولید فایل گربر: پس از اتمام طراحی، تبدیل به پرونده های Gerberکه رشته‌های فایل استاندارد برای تولید PCB هستند. این فایل‌ها حاوی داده‌هایی هستند که برای ساخت الگوهای مدار استفاده می‌شوند.

آماده سازی بستر

انتخاب مواد: ماده اولیه یک برد مدار چاپی لخت معمولاً لمینت با روکش مس است، که دومی معمولاً FR4 (فایبرگلاس اپوکسی) یا CEM-1 برای زیرلایه است.

برش زیرلایه: مواد پایه به ابعاد مورد نظر برش داده می‌شوند، معمولاً پنل‌های بزرگ به تخته‌های کوچک‌تر برش داده می‌شوند.

تمیز کردن و چربی زدایی

زیرلایه PCB کاملاً تمیز می‌شود تا آلودگی‌های سطحی، روغن‌ها و سایر ناخالصی‌ها از بین بروند. این مرحله موفقیت فرآیندهای بعدی مانند اچینگ را تضمین می‌کند و معمولاً با استفاده از مواد چربی‌زدا یا روش‌های تمیز کردن مبتنی بر آب انجام می‌شود.

عکسبرداری

پوشش مقاوم در برابر نور: یک لایه از فوتورزیست را روی سطح مس بمالید. این فوتورزیست به نور حساس خواهد بود، به این معنی که در هنگام تابش نور، فقط در برخی از فوتورزیست‌ها واکنش نشان می‌دهد و الگوهای مدار طراحی خواهند شد.

گرفتن در معرض: تخته با یک ماسک نوری در معرض نور فرابنفش قرار می‌گیرد. نواحی مقاوم در برابر نور که در معرض نور نیستند، سخت می‌شوند، در حالی که نواحی مقاوم در برابر نور که در معرض نور هستند، نرم می‌شوند و می‌توان آنها را برداشت.

در حال توسعه: سپس برد مدار چاپی (PCB) در محلول ظهور قرار داده می‌شود، جایی که هر قسمتی از فوتورزیست که در معرض نور قرار نگرفته است، شسته می‌شود و ردهای مدار مورد نظر باقی می‌ماند.

قلاب زدن

حکاکی مس: برد بر اساس ماسک نوری، یک فرآیند حکاکی را طی می‌کند تا فقط نواحی بدون مس محافظت‌شده (که توسط مقاومت نوری پوشانده نشده‌اند) حذف شوند و فقط الگوی مدار مورد نظر باقی بماند. محلول‌های کلرید فریک یا کلرید مس به طور گسترده برای حکاکی استفاده می‌شوند.

بازرسی الگو: برد مدار چاپی بررسی می‌شود تا از صحت الگوی مدار و عدم وجود هرگونه اتصال کوتاه یا باز بودن آن اطمینان حاصل شود.

حفاری

سوراخ‌ها طبق مشخصات طراحی با استفاده از دستگاه حفاری CNC یا حفاری لیزری در PCB ایجاد می‌شوند. این سوراخ‌ها پد نامیده می‌شوند و برای اتصال قطعات یا وایاها (اتصالات بین لایه‌های مختلف PCB) استفاده می‌شوند.

ابکاری فلزی

آبکاری مس بدون برق: آبکاری مس بدون برق روی سوراخ‌های سرتاسری و سوراخ‌های کور رسوب داده می‌شود تا مسیرهای رسانا در سوراخ‌ها ایجاد شود.

آبکاری: سطح برد مدار چاپی گاهی اوقات با فلزاتی مانند طلا، نقره یا قلع آبکاری می‌شود که به افزایش رسانایی، مقاومت در برابر اکسیداسیون و قابلیت لحیم‌کاری روی سطح کمک می‌کند.

درمان سطحی

سطح خالی برد مدار چاپی معمولاً برای افزایش قابلیت لحیم‌کاری یا کاهش اکسیداسیون، تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد. برخی از پرداخت‌های سطحی رایج عبارتند از:

HASL (همسطح سازی لحیم با هوای گرم): برد مدار چاپی در لحیم مذاب غوطه‌ور می‌شود، سپس از هوای گرم برای پاک کردن لحیم اضافی استفاده می‌شود تا یک سطح مسطح برای لحیم‌کاری به دست آید.

غوطه‌وری طلایی: این یک فرآیند آبکاری است که یک لایه نازک از طلا را روی PCB برای کاربردهای با کارایی بالا با رسانایی الکتریکی خوب و لحیم پذیری خوب تولید می‌کند.

OSP (نگهدارنده لحیم پذیری آلی): این نوعی عملیات شیمیایی است که مس برهنه را بدون اعمال لایه فلزی از اکسیداسیون محافظت می‌کند.

ENIG (طلای غوطه‌وری بدون نیکل): لایه نیکل روی سطح PCB رسوب داده می‌شود و پس از آن یک لایه نازک از طلا قرار می‌گیرد تا عملکرد لحیم‌کاری را بهبود بخشد و از خوردگی بیشتر محافظت کند.

تست

برد مدار چاپی لخت تحت آزمایش الکتریکی قرار می‌گیرد تا تأیید شود که هیچ مدار باز، اتصال کوتاه یا نقص الکتریکی مشابه وجود ندارد.

ساخت یک برد مدار چاپی بدون روکش، چندین فرآیند را طی می‌کند، از جمله ورودی طراحی، انتخاب زیرلایه، انتقال الگو، سوراخکاری، آبکاری، پرداخت سطح و آزمایش الکتریکی. برد مدار چاپی بدون روکش نهایی باید برای کنترل هر مرحله ایجاد شود.

PCB ساده در مقابل PCBA

تفاوت اصلی بین PCB ساده و PCBA (مونتاژ برد مدار چاپی) در میزان تکمیل و عملکرد آنهاست.

پس از خواندن مطالب بالا، می‌دانیم که برد مدار چاپی لخت فقط شامل مسیرها و پدهای مسی رسانا است که اساس لحیم‌کاری قطعات الکترونیکی است. یک برد مدار چاپی لخت مرحله اولیه در فرآیند مونتاژ است.

PCBA یک برد مدار است که لحیم کاری قطعات آن تکمیل شده است و تمام قطعات الکترونیکی لازم مانند مقاومت، خازن، مدارهای مجتمع و کانکتورها به PCB لخت لحیم شده‌اند. فرآیند مونتاژ شامل لحیم کاری و اتصال قطعات برای تبدیل PCB لخت به یک مدار کاربردی کامل است.

در اینجا مقایسه جامعی از PCB ساده در مقابل PCBA ارائه شده است:

PCB صفر در مقابل PCB ساده

برخلاف بردهای مدار چاپی ساده که به صورت حرفه‌ای تولید می‌شوند، برد مدار چاپی zero یک برد مدار چاپی همه منظوره است که معمولاً در نمونه‌سازی اولیه و پروژه‌های الکترونیکی DIY استفاده می‌شود. این برد دارای یک طرح شبکه‌ای منظم با سوراخ‌های از پیش سوراخ‌شده و پدهای مسی در هر نقطه شبکه برای لحیم‌کاری و اتصال قطعات توسط کاربران است.

برخلاف PCB های حرفه‌ای سنتی، PCB های Zero هیچ مسیر مدار از پیش تعریف شده یا طرح الکتریکی ندارند و کاربران می‌توانند اتصالات مدار را مطابق با نیازهای خاص طراحی و تنظیم کنند. با اتصال نقاط شبکه با سیم یا لحیم، کاربران می‌توانند به سرعت نمونه‌های اولیه مدار ساده را بسازند. به دلیل طراحی انعطاف‌پذیر و سهولت استفاده، PCB های Zero برای آزمایش سریع، نمونه‌سازی الکترونیکی و پروژه‌های شخصی DIY ایده‌آل هستند.

مقایسه جامع برد مدار چاپی بدون روکش (Zero PCB) و برد مدار چاپی بدون روکش (Bare PCB)

PCBasic: سازنده PCB ساده و قابل اعتماد شما

اگر به دنبال یک شریک قابل اعتماد برای تولید PCB ساده، PCBasic به عنوان یک پیشرو در صنعت متمایز می شود. به خواندن ادامه دهید، و باور خواهید کرد که یک تجربه همکاری فراموش نشدنی با PCBasic خواهید داشت.

PCBasic خدمات جامعی ارائه می‌دهد که فراتر از تولید صرف PCB است و راه‌حل‌های جامعی شامل طراحی PCB، انتخاب مواد، نمونه‌سازی اولیه، مونتاژ و آزمایش را ارائه می‌دهد. این رویکرد جامع تضمین می‌کند که مشتریان در کل فرآیند تولید، پشتیبانی کاملی دریافت می‌کنند.

به عنوان یک کارخانه هوشمند، PCBasic از فناوری‌های پیشرفته برای افزایش کارایی و کیفیت استفاده می‌کند. با CRM، MES، ERP و سیستم های اینترنت اشیا، این شرکت عملیات را ساده‌سازی کرده و بهره‌وری را بهبود می‌بخشد. فناوری‌های پیشرفته، مانند سیستم‌های بازرسی ورودی LCR و تشخیص خطای SMT، دقت و قابلیت اطمینان فرآیندهای تولید ما را بیش از پیش تقویت می‌کنند.

بردهای PCB ساده ما در طیف متنوعی از صنایع، از جمله الکترونیک خودرو، تجهیزات پزشکی، سیستم‌های خانه هوشمند و سیستم‌های قدرت ارتباطی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کاربردهای گسترده، تطبیق‌پذیری و کیفیت محصولات PCBasic را برجسته می‌کند.

شرکت PCBasic با داشتن گواهینامه‌های ISO9001، IATF16949 و ISO13485، فرآیندهای کنترل کیفیت دقیقی را برای اطمینان از دستیابی هر PCB به بالاترین سطوح تعالی، حفظ می‌کند. این تعهد به کیفیت توسط تیمی متشکل از بیش از 30 طراح PCB ماهر و 20 متخصص مدیریت کیفیت پشتیبانی می‌شود و پشتیبانی 24 ساعته و 7 روز هفته را برای رفع هرگونه نیاز مشتری ارائه می‌دهد.

با بیش از 15 سال تجربه در صنعت، PCBasic به طور مداوم در نوآوری و فناوری PCBA سرمایه‌گذاری می‌کند و تضمین می‌کند که هر برد PCB عملکرد و قابلیت اطمینان بی‌نظیری را ارائه می‌دهد. این تعهد به تخصص و نوآوری، PCBasic را به عنوان یک پیشرو در بخش تولید PCB قرار می‌دهد.

نتیجه

برد مدار چاپی ساده نقطه شروع هر دستگاه الکترونیکی است و چارچوب لازم برای مونتاژ مدار را فراهم می‌کند. اگر به دنبال یک سازنده برد مدار چاپی ساده هستید، تماس با PCBasic.