طراحی مدار الکترونیکی وساخت مدار چاپی کاربردی بر روی بُرد PCB ( مهندسی برق _ الکترونیک) (قسمت اول _ مبانی )
پژوهشگر و نویسنده: ( افشین رشید )
نکته : در الکترونیـک بـرای اتصـال قطعـات بـه یکدیگـر از فیبـر مـدار چاپـی اسـتفاده می‌کننـد. اتصـال قطعـات روی فیبـر مــدار چاپــی PCB از طریــق لحیــم‌کاری (soldering) صــورت میگیــرد.
براى سـاختن یک مـدار الکترونیکى ابتدا نقشـه مـدار را روى فیبر مخصـوص قرار مـى دهیم ، سـپس جـاى پایه هاى اِلمانهـاى الکترونیکـى را روى فیبـر سـوراخ مى کنیم و پایه ها را طبق نقشـه از زیـر بـا سـیم بـه هـم اتصـال مى دهیم. ایـن عمل به علت اشـغال جـاى زیـاد، وجود سـیم هاى متعـدد و عبور سـیم ها از روى یکدیگـر، درعملکـرد مـدار اختلال بـه وجود مـى آورد. امـروزه به علت پیشـرفت علـم الکترونیک و پیچیـده تـر شـدن مـدارات الکترونیکـى ایـن طریقـه سـیم کشـى مطلوب نیسـت و بـه جـای آن از مـدار چاپىاسـتفاده مى شود.در یـک مـدار چاپـی، عناصـر روى یـک طرف فیبر قـرار مى گیرنـد و خطوط ارتباطى به وسـیله لایه نازک مسـى کـه در طـرف دیگـر فیبـر وجـود دارد، برقرار مى شـود. اسـتفاده از مـدار چاپى حجم مـدار را کوچک مـى کند. در مـدار چاپـی ماننـد هر نوع سـیم کشـی دیگر باید ضخامـت و فواصل خطوط عبـور جریان با توجه بـه مقدار جریان و سـایر مشـخصه ها به طور دقیق محاسـبه و ترسـیم شـود. برای محاسـبه پهنـای نوارهـای مسـی نرم افـزار محاسـبه گر نیز وجـود دارد.
نحوه محاسـبه پهنـای فیبر های
مسـی مدار چاپی (PCB)
لالیه هـاى روی فیبـر مدارچاپى بـه صورت یـک لایـه، دو لایه یا چنـد لایـه سـاخته مـى شـوند. درفیبرهاى یک لایه فقـط در یک طـرف فیبر الیه مـس وجـود دارد. در این روش ارتبـاط بیـن پایه هـاى قطعـات و هدایت جریان فقط دریک طرف انجام مى شـود و قطعات در طرف دیگـر قرار مى گیرند. در فیبرهـاى دو لایـه در هـر دو طـرف فیبـر، الیـه مسـى وجـود دارد در ایـن نـوع فیبرهـا، بـرای ارتبـاط پایه هاى قطعـات از هـر دو طـرف فیبر اسـتفاده مـى شـود.فیبرهای دو لایه بـراى مدارهایـى که خطـوط ارتباطـی زیاد دارند اسـتفاده مـی شـود تـا حجم مدار سـاخته شـده کاهـش یابد. در مدارهـاى پیچیـده الکترونیکـى از فیبرهـاى چند لایه نیز اسـتفاده مـى شـود کـه دارای فنـاوری خاص و اخیـرا پیشـرفته است.
انـواع فیبرهـای مـدار چاپـی PCB از نظـر جنـس
فیبرهـا از نظر جنـس، دسـته بنـدی متنوعـی دارنـد که متـداول تریـن انـواع آن فییـر فنولـى (phenolic) و فیبـر فایبـرگالس (fiberglass) اسـت. فیبـر فنولـى (phenolic) از ترکیـب لایه هـاى کاغـذ در محلـول فنول سـاخته مى شـود و رایـج ترین نـوع فیبر براى مـدار چاپـى اسـت. ایـن فیبرهـا بـه صـورت اسـتاندارد در ضخامتهـاى (1 و 1/5 و 2 میلى متر) سـاخته مى شـوند، و قیمـت آنهـا ارزان اسـت و در تولیـد اغلـب دسـتگاه هاى تجارتـى بـه کار مـىرونـد؛ اما چـون در مقابـل حرارت مقاومـت زیـادى ندارنـد، در دسـتگاه هاى حسـاس وگـران قیمت از آنها اسـتفاده نمى شـود. فیبـر فایبـرگالس(fiberglass) داراى انـواع مختلـف اسـت و از ترکیـب فشـرده الیـاف پشـم شیشـه در محلـول چسـبهاى مختلف ماننـد اپوکسـى سـاخته مى شـود. این فیبر تحمـل حرارت زیـاد را دارد و از نظر اسـتحکام نیز مقـاوم تـر از فیبـر فنولـى اسـت. چون ارتبـاط بین پایه هـاى عناصر از پشـت ایـن نوع فیبر دیـده مى شـود، مونتاژ مـدار و بررسـى آن هنـگام تعمیـر آسـان تر اسـت. به علت قـدرت تحمل حـرارت و اسـتحکام این نوع فیبـر، از آن در دسـتگاه هاى گـران قیمـت اسـتفاده مـى شـود.
نماد قطعات و نقشه مدار الکترونیکی برای بُرد مدار چاپی PCB
نماد الکترونیک شکلی است که برای نشان دادن عناصر الکترونیکی بر روی نقشه مدارات و فیبرهای الکترونیکی و بیشتر مدارات الکتریکی بکار میروند. نمادهای الکترونیک و الکتریک به صورت گسترده‌ای در نقشه‌ها و مدارهای الکترونیک برای نشان دادن عناصر الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. نمادهای الکترونیک فهرست شده و پر کاربردترین نمادهای موجود (و نه همه آنها) در دنیای الکترونیک هستند . نماد عنصرهای الکترونیک یا الکتریک بر اساس کشور استفاده‌کننده متفاوت است. اما اکنون تا حدود زیادی این نمادها به نمادهای با استاندارد جهانی تبدیل شده‌اند. گروهی از این نمادها و عنصرهای الکترونیک پس از دگرگونی و پیشرفت‌های دنیای الکترونیک دیگر کاربرد ندارند
کاغذ (کالک) و (راپیدوگراف) پیاده سازی مدار چاپی PCB
با کمک این کاغذ مخصوص میتوان طرح نقشه الکترونیکی خود را با پرینت لیزری بر روی این کاغذ چاپ کنید. این کاغذ جوهر را به خود جذب نمی کند و به راحتی با استفاده از یک اتوی داغ کل رنگ به بورد مدار چاپی منتقل می گردد. برای جدا کردن کاغذ آن را در آب قرار دهید تا کاغذ نرم شود ، سپس آن را به آرامی جدا کنید.
نویسنده: دکتر (افشین رشید )