بُرد مدار چاپی شامل مجموعه‌ای از مدارهای الکتریکی بوده و می‌تواند یک طرفه (یک لایه مس)، دو طرفه (دو لایه مس) و یا حتی چند لایه باشد؛ بطوریکه قطعات الکترونیکی مانند مقاومت، خازن، آی سی و … بر روی آن مونتاژ شده و جهت استفاده در تجهیزات الکترونیکی بکار می‌رود. ماده خام تشکیل دهنده این بردها از متریال‌های مختلفی مانند فایبر، راجرز، تفلون، فلکسی بل و … ساخته شده و با ضخامت‌های ۰٫۲ تا ۳٫۲۲ میلیمتر عرضه می‌گردند. استاندارد جهانی تولید بردهای مدار چاپی بر اساس استاندارد UL وIPC بوده و جهت طراحی این بردها عموماً از نرم‌افزار Protell استفاده می‌گردد.
برد مدار چاپی نبایستی با فیبر مشتبه شود.
بُردهای مدار چاپی در همهٔ محصولات الکترونیکی حتی ساده‌ترین آنها استفاده می‌شود. دیگر موارد بُرد مدار چاپی شامل سیم بسته‌بندی و ساخت و ساز نقطه به نقطه می‌باشد. بُرد مدار چاپی نیازمند طراحی‌های اضافی برای ترتیب مدار دارد، اما ساخت و مونتاژ می‌تواند بصورت خودکار باشد. ساخت مدارهایی با بُرد مدار چاپی نسبت به دیگر روشهای سیم کشی به عنوان اجزاء نصب شده و سیم کشی با یک بخش واحد، ارزان‌تر و سریع تر است. علاوه بر این، خطاهای سیم کشی اپراتور هم حذف می‌شوند.
هنگامی که بُرد تنها دارای اتصالات مسی است و هیچ اجزای تعبیه شده دیگری ندارد، آن را بُرد چاپ سیم کشی (PWB) و یا بُرد سیم کشی حک شده می‌نامند. اگر چه دقیق تر، واژه بُرد چاپ سیم کشی کمتر استفاده می‌شود. بُرد مدار چاپی همراه با قطعات الکترونیکی است که مونتاژ مدار چاپی (PCA)و یا مونتاژ بُرد مدار چاپی (PCBA)نامیده می‌شود. واژه استفاده شده IPC برای بُردهای مونتاژ شده، مونتاژ کارت مدار (CCA) می‌باشد، که مربوط به بُرد پشت‌های مونتاژ شده آن است. بُرد مدار چاپی واژه‌ای است که به طور غیررسمی برای هر دو بُرد خالی و مونتاژ شده استفاده می‌شود.
تاریخچه
توسعه از روشهای مورد استفاده مدرن در بُردهای مدار چاپی در اوایل قرن ۲۰ آغاز شده است. در سال ۱۹۰۳، یک مخترع آلمانی بنام آلبرت هانسون، روکش هادی فویل مسطح را به یک بُرد عایق، در لایه‌های چندگانه متصل کرد. توماس ادیسون در سال ۱۹۰۴، روشهای شیمیایی از آبکاری هادی بر روی کاغذ کتانی را آزمایش کرد. آرتور بری در سال ۱۹۱۳ یک روش چاپ و قلم زنی را در بریتانیا به ثبت رساند، و در ایالات متحده فردی به نام مکس اسکوپ، با استفاده از فلز اسپری شعله بر روی یک بُرد از طریق یک ماسک الگو. اختراعی را به ثبت رساند. چارلز دورکاس در سال ۱۹۲۷۷ یک روش آبکاری الگوهای مدار به ثبت رساند. پل اسلر، مهندس اتریشی مدار چاپی ای را به عنوان بخشی از یک دستگاه رادیو اختراع کرد زمانیکه حدود سال ۱۹۳۶ در انگلستان فعالیت می‌کرد. در حدود سال ۱۹۴۳ ایالات متحده آمریکا شروع به استفاده از این تکنولوژی در مقیاسی بزرگ‌تر با عنوان استفاده از فیوزها در جنگ جهانی دوم کرد. پس از جنگ، در سال ۱۹۴۸۸، ایالات متحده آمریکا این اختراع را برای استفاده تجاری منتشر کرد. مدارهای چاپی در لوازم الکترونیکی مصرفی تا اواسط سال ۱۹۵۰تبدیل نشدند، تا پس از اینکه فرایند خودکار مونتاژ آن توسط ارتش ایالات متحده توسعه داده شد. در حدود همان زمان فردی بنام جفری دامری، خطوط مشابهی را در بریتانیا انجام می‌داد که پس از آن در RRDEE صورت گرفت.
تعریف برد مدار چاپی
بُرد مدار چاپی از نظر مکانیکی پشتیبانی و بطور الکتریکی اجزای الکترونیکی را با استفاده از شیارهای رسانا، نوار و دیگر ویژگی‌های حک شده از ورق‌های چند لایه مس بر روی یک بستر غیر رسانا متصل می‌کند. بُرد مدار چاپی می‌تواند یک طرفه (یک لایه مس)، دو طرفه (دو لایه مس) و یا حتی چند لایه باشد. رساناها در لایه‌های مختلف از طریق سوراخ‌های روکش داری به نام VIAS متصل می‌شوند. بُرد مدارهای چاپی پیشرفته، ممکن است شامل اجزایی همانند خازن، مقاومت و یا دستگاه‌های فعال باشند که در لایه‌ها جاسازی شده‌اند.
طراحی برد مدار چاپی
نسل آثار دستی بُرد مدار چاپی در ابتدا یک فرایند به طور کاملاً دستی در ورق مایلار روشن در مقیاس معمولاً ۲ یا ۴ برابر اندازه مورد نظر انجام می‌گرفت. نمودار طرح کلی به یک طرح از اجزای پین پد شباهت می‌داد، پس از آن آثار به ارائه ارتباطات مورد نیاز فرستاده می‌شدند. شبکه‌های قبل از چاپ غیر تولیدی مثل میلار در جانمایی کمک می‌کردند، و نقل و انتقالات خشک مشترک عناصر مدار را تسریع می‌بخشیدند (پد، انگشتان تماس، پروفایل‌های مدار یکپارچه، و غیره) کمک بر استاندارد طرح می‌کردند. ترسیم‌ها بین دستگاه‌های با نوار چسب ساخته می‌شد. طرح نهایی «آثار دستی/هنری» سپس بصورت عکس بر روی لایه‌های تابلوهای مسی با روکش پوشش داده خالی تولید می‌شد.
عمل مدرن بصورت فشرده نیست در حالیکه کامپیوتر به طور خودکار می‌تواند بسیاری از مراحل طرح. را انجام دهد. پیشرفت کلی برای طراحی‌های تجاری چاپ بُرد مدار شامل موارد زیر می‌باشد:
- ضبط طرح کلی از طریق یک ابزار اتوماسیون طراحی الکترونیکی.
- ابعاد کارت و قالب‌ها بر اساس مدار و مورد برد مدار چاپی مورد نیاز است. تعیین اجزای ثابت و گرما غرق در صورت لزوم.
- تصمیم‌گیری لایه‌های پشته برد مدار چاپی. ۱ تا ۱۲ لایه و یا بیشتر بسته به پیچیدگی طراحی دارد. توان قدرت و نیرو محاسبه می‌شود. صفحات سیگنال که در آن سیگنال‌ها در لایه بالا و همچنین لایه‌های داخلی هستند روت می‌شوند.
- تعیین امپدانس خط از ضخامت لایه دی الکتریک، ضخامت مسیریابی مس و ردیابی عرض استفاده می‌کند. جدایی ردیابی نیز به حساب سیگنال‌های تفاضلی گذاشته می‌شود. مایکرواستریپ، استریپ لاین یا دو استریپ لاین را می‌توان به سیگنال‌های مسیر استفاده کرد.
- جایگزاری قطعات. ملاحظات حرارتی و هندسه در نظر گرفته میشمد. VIAS و نواحی علامت گذاری می‌شوند.
- مسیریابی آثار سیگنال. برای عملکرد مطلوب EMI سیگنال‌های با فرکانس بالا در لایه‌های داخلی بین صفحات قدرت و یا سطح روت می‌شوند همان‌طور که صفحات قدرت به عنوان سطح برایAC رفتار می‌کنند.
- نسل فایل گربر برای تولید.
در طراحی آثار هنری برد مدار چاپی، صفحات قدرت همتایی برای سطح هستند و به عنوان یک سیگنال AC عمل می‌کنند، در حالی که ارائه ولتاژ DC برای تأمین انرژی مدارهای نصب شده بر عهده برد مدار چاپی است. در اتوماسیون طراحی (EDA) ابزار طراحی الکترونیکی، صفحات قدرت (و سطح زمین) معمولاً به طور خودکار به عنوان یک لایه منفی کشیده می‌شوند، که با وضوح و یا اتصال به سطح به طور خودکار ایجاد شده‌اند.
فهرست مطالب:
مزیت های مدارهای چاپی
مراحل باز کردن نرم افزار
آشنایی با محیط ARES
نحوه طراحی برد مدار چاپی با پروتئوس
روش اول
کشیدن تراک ها
روش دوم
فیبر تک لایه
کاهش مشکل نیافتن Package
مراحل انتخاب قطعات
تنظیمات قسمت Power
تنظیمات قسمت Single
نحوه پرینت از PCB
تنظیمات لازم جهت پرینت از پشت فیبر
پرینت از محل قطعات
تبدیل طرح به PDF
ساخت فیبر مدار چاپی
روشهای ساخت
انتقال طرح به روی فیبر
و...
کلیه این مراحل به صورت شکل و با محیط نرم افزار نشان داده شده است.
پاورپوینت کامل آموزش طراحی برد مدار چاپی (PCB) با پروتئوس در 126 اسلاید