در صنعت الکترونیک یک قطعه کلیدی به نام PCB (Printed Circuit Board) وجود دارد که در زبان چینی به آن برد مدار چاپی می گویند. این یک مؤلفه اساسی است که توضیح اینکه PCB چیست برای بسیاری از مردم دشوار می کند. در این مقاله توضیحات مفصلی در مورد ترکیب PCB ها و برخی از اصطلاحات رایج در زمینه PCB ارائه می شود.
در صفحات بعدی، ترکیب نمونه برداری PCB، کارخانه های برد مدار و کارخانه های برد مدار، شامل برخی اصطلاحات، روش های مونتاژ مختصر و مقدمه ای بر فرآیند طراحی PCB را مورد بحث قرار خواهیم داد.
برد مدار / برد مدار / PCB
PCB (Printed Circuit Board) رایج‌ترین اصطلاح است که به عنوان «تخته‌های مدار چاپی» یا «کارت‌های مدار چاپی» نیز شناخته می‌شود. قبل از ظهور PCBها، مدارها از سیم کشی نقطه به نقطه تشکیل شده بودند. قابلیت اطمینان این روش بسیار کم است زیرا با بالا رفتن سن مدار، پارگی مدار می تواند منجر به یک مدار باز یا اتصال کوتاه در گره های مدار شود.
همانطور که صنعت الکترونیک از لوله ها و رله های خلاء به نیمه هادی های سیلیکونی و مدارهای مجتمع تکامل می یابد، اندازه قطعات الکترونیکی کاهش می یابد و قیمت ها نیز کاهش می یابد. محصولات الکترونیکی به طور فزاینده ای در زمینه مصرف کننده ظاهر می شوند و تولید کنندگان را به جستجوی راه حل های کوچکتر و مقرون به صرفه تر می کشاند. بنابراین، PCB متولد شد.
PCB مانند یک کیک چند لایه یا لازانیا به نظر می رسد - لایه هایی از مواد مختلف در طول تولید از طریق حرارت و چسب به هم فشرده می شوند.
تخته فایبرگلاس FR4
تخته غار
PCBهای ارزان قیمت و تخته های سوراخ دار (به بالا مراجعه کنید) از موادی مانند رزین اپوکسی یا فنل ساخته شده اند که دوام تخته های فایبرگلاس FR4 را ندارند، اما بسیار ارزان تر هستند. هنگام جوش دادن چیزی روی این نوع برد مدار، بوی شدیدی به مشام می رسد. این نوع بستر اغلب در کالاهای مصرفی ارزان قیمت استفاده می شود. مواد فنلی دمای تجزیه حرارتی کمتری دارند و زمان جوش بیش از حد می تواند منجر به تجزیه و کربن شدن آنها و انتشار بوی نامطبوع شود.
مقدمه بعدی یک لایه فویل مسی بسیار نازک است که در حین تولید از طریق حرارت و چسب بر روی بستر فشار داده می شود. روی تخته های مدار دو طرفه، فویل مسی روی هر دو طرف زیرلایه فشرده می شود. در برخی شرایط کم هزینه، فویل مسی ممکن است فقط در یک طرف زیرلایه فشرده شود. وقتی از "تخته دو طرفه" یا "تخته دو لایه" یاد می کنیم، منظورمان این است که روی هزار لایه ما دو لایه فویل مسی وجود دارد. البته در طرح های مختلف برد مدار مدار چاپی ممکن است تعداد لایه های فویل مسی به اندازه یک لایه یا بیش از 16 لایه باشد.
انواع زیادی ضخامت برای لایه های مسی روی برد مدارهای مدار چاپی وجود دارد و وزن آنها اندازه گیری می شود. به طور کلی، مس به طور مساوی با وزن یک فوت مربع (اونس اونس) پوشیده می شود. اکثر PCBها دارای ضخامت مس 1oz (1oz{2}}um) هستند، اما برخی از بردهای مدار مدار چاپی پرقدرت ممکن است از ضخامت مس 2oz یا 3oz استفاده کنند. اونس (اونس) در هر فوت مربع را به ضخامت مس تقریباً 35 میلی متر یا 1.4 میلی متر تبدیل کنید.
ماسک جوشکاری
در بالای لایه مس لایه ماسک لحیم کاری قرار دارد. این لایه باعث می شود که برد مدار PCB سبز به نظر برسد. لایه ماسک لحیم سیم کشی بالای لایه مس را می پوشاند و از تماس سیم کشی روی PCB با فلزات دیگر، لحیم کاری یا سایر اجسام رسانا و در نتیجه اتصال کوتاه جلوگیری می کند. وجود لایه ماسک لحیم کاری به همه اجازه می دهد تا در محل صحیح جوش داده شوند و از پل زدن لحیم جلوگیری می کند.
برد مدار اسپری قلع دو طرفه
در مثال بالا، می بینیم که ماسک لحیم کاری بیشتر PCB (از جمله سیم کشی) را پوشش می دهد، اما حلقه های سوراخ نقره ای و پدهای SMD را برای لحیم کاری آسان در معرض دید قرار می دهد.
به طور کلی، جوشکاری مقاومتی سبز است، اما تقریباً از همه رنگ ها می توان برای جوشکاری مقاومتی استفاده کرد. اکثر بردهای SparkFun قرمز هستند، اما برد IOIO سفید و برد LilyPad بنفش است.
در بالای لایه ماسک لحیم کاری، یک لایه صفحه ابریشمی سفید وجود دارد. چاپ حروف، اعداد و نمادها بر روی لایه چاپ صفحه عایق PCB می تواند مونتاژ را تسهیل کند و همه را برای درک بهتر طراحی برد راهنمایی کند. ما اغلب از نمادها در لایه ابریشمی برای نشان دادن عملکرد پین ها یا LED های خاص استفاده می کنیم.
رایج ترین رنگ لایه سیلک اسکرین سفید است و به همین ترتیب لایه سیلک را می توان تقریباً به هر رنگی تبدیل کرد. لایه های ابریشمی سیاه، خاکستری، قرمز و حتی زرد غیر معمول نیستند. با این حال، به ندرت می توان چندین رنگ لایه ابریشمی را روی یک تخته مشاهده کرد.