مدار چاپی در واقع یک تخته مدار و یک بستر الکترونیکی برای اتصال قطعات الکترونیکی مختلف به یک‌دیگر است.  PCB را می‌توان تقریبا در هر دستگاه الکترونیکی پیدا کرد؛ چرا که یک راه به‌صرفه‌تر نسبت به اتصال نقطه به نقطه قطعات به یک‌دیگر است. ما در این مقاله از جمترونیک به بررسی مدار چاپی و آموزش ساخت آن پرداخته‌ایم.

مدار چاپی چیست؟

مدار چاپی یک مونتاز از سیم‌های مسی و تخته مدار است که می‌تواند قطعات الکترونیکی مختلف را به یک‌دیگر وصل کند. این مدار معمولا از ماده‌ای عایق مانند فایبرگلس ساخته شده است و روی آن‌ سیم‌هایی مسی برای اتصال قعطات به هم وجود دارد. درواقع این مدار یک تخته نارسانا است که روی آن خطوطی رسانا حک شده است.

در واقع مدار چاپی به‌ خودی‌ خود کاربردی ندارد و تا زمانی که قطعات مختلف را روی آن لحیم نکنیم، هیچ سودی برای ما نخواهد داشت. روی این مدار طرح‌هایی از قطعات مختلف کشیده شده است که نشان‌دهنده جایگاه آن قطعه است؛ پس از این که این قطعات را روی PCB لحیم کردید،‌ مدارتان شروع به کار می‌کند.

ساختار مدار چاپی

فیبر مدار چاپی می‌تواند از مواد مختلفی مانند اپوکسی، کاغذ پنبه‌ای عادی یا فنولیک، شیشه بافت‌دار یا بی‌بافت، مس به همراه رزین یا سرامیک ساخته شده باشد. بخش رسانای این مدار از سیم‌های مسی ساخته می‌شود که Trace نام دارند و روی بخش نارسانا قرار می‌گیرند.

این مدارها ممکن است یک لایه یا چند لایه باشند؛ مدارهای چند لایه یا ساندویچی، از چند مدار چاپی متصل به هم تشکیل شده‌اند که باهم یک سیستم واحد می‌سازند. همچنین ممکن است یک طرف یا دو طرف این مدارها دارای بخش رسانا برای قراردادن قطعات باشد.

انواع مدار چاپی

•   مدار چاپی دو لایه: در این نوع مدار چاپی، فقط دو لایه از مس بر روی برد پلاستیکی وجود دارد. این نوع مدار چاپی به دلیل سادگی ساخت و هزینه کمتر، بسیار رایج است.
•   مدار چاپی چند لایه: در این نوع مدار چاپی، بیش از دو لایه از مس بر روی برد پلاستیکی وجود دارد. این نوع مدار چاپی برای دستگاه‌های پیچیده و با فرکانس بالا مناسب است.
•   مدار چاپی انعطاف پذیر: در این نوع مدار چاپی، برد پلاستیکی انعطاف‌پذیر است که به جای مستقیم بودن روی سطح صاف، برای ساخت دستگاه‌هایی که به شکل خمیده‌ای هستند، استفاده می‌شود.
•   مدار چاپی با فناوریSMT : در این نوع مدار چاپی، قطعات الکترونیکی به صورت مستقیم بر روی سطح مسی برد قرار می‌گیرند و نیاز ندارید تا قطعات را به مدار متصل کنید. این نوع مدار چاپی در صنایع بزرگتر و با حجم تولید بالاتر استفاده می‌شود.
•   مدار چاپی با فناوری BGA: در این نوع مدار چاپی، قطعات الکترونیکی در قالب بسته‌بندی‌های خاص، با استفاده از تعدادی توپ یا بال نرم، بر روی سطح مسی برد قرار می‌گیرند. این نوع مدار چاپی برای دستگاه‌هایی با سرعت بالا و ریزپردازنده‌ها مناسب است.
•   مدار چاپی با فناوری HDI: در این نوع مدار چاپی، تعداد بیشتری از راه‌های مسی در دسترس است، به طوری که تراشه‌ها  با کم‌ترین فاصله نسبت به هم روی برد قرار می‌گیرند. این مدار چاپی برای دستگاه‌هایی با اندازه‌ی کوچک و تعداد قطعات بالا مناسب است.

کاربرد مدار چاپی

•       دستگاه‌های الکترونیکی خانگی: تلویزیون، رادیو، پخش کننده دیجیتال، کنسول بازی
•       صنایع خودروسازی: سیستم‌های رانندگی خودکار، سیستم‌های ارتباطی و ناوبری خودرو
•       دستگاه‌های پزشکی: ابزارهای جراحی، تجهیزات پزشکی، دستگاه‌های تشخیص میزان قند خون
•       دستگاه‌های نظامی: رادارها، سیستم‌های ارتباطی، سیستم‌های جنگ الکترونیکی
•       دستگاه‌های ارتباطی: تلفن همراه، مودم، روتر
•   دستگاه‌های کامپیوتری: مادربورد، کارت گرافیک، کارت صدا
•   دستگاه‌های صنعتی: ربات‌های صنعتی، ماشین‌آلات CNC

برای از بین بردن مس اضافی روی مدار چاپی به اسید برای حل کردن مس نیاز دارید. اسید مدار چاپی را می‌توانید از فروشگاه جم ترونیک خریداری کنید.

آموزش طراحی مدار چاپی: معرفی نرم‌افزارها

الان که با مدار چاپی آشنا شدید، نوبت به طراحی مدار چاپی اختصاصی خودتان رسیده است. شما می‌توانید با نرم‌افزارهای خاصی که برای این کار وجود دارد، مدار چاپی مخصوص خودتان را طراحی کنید. در لیست زیر بخشی از این نرم‌افزارها را معرفی کرده‌ایم.

•   Altium Designer: آلتیوم دیزاینر قدرت‌مندترین و محبوب‌ترین نرم‌افزار برای طراحی PCB است که توسط بسیاری از متخصصان استفاده می‌شود. آلتیوم دیزاینر دارای کتاب‌خانه‌های بسیار زیادی است و می‌تواند تمام قطعات مورد نیازتان را به‌راحتی در این نرم‌افزار پیدا کنید. همچنین امکان آنالیز مدارهای چاپی مختلف در این نرم‌افزار وجود دارد.
•   Eagle PCB Design: نرم‌افزار ایگل یکی از بهترین‌ها در زمینه طراحی و شبیه‌سازی مدارهای چاپی است. این نرم‌افزار حجم پایینی دارد اما امکانات زیادی به کاربر ارائه می‌دهد. با استفاده از ایگل می‌تواند مدارتان را به شکل سه بعدی و با قطعات واقعی شبیه‌سازی کنید.
•   Kicad: کی‌کد نرم‌افزاری متن‌باز و رایگان برای طراحی مدارهای چاپی است. با این نرم‌افزار می‌توانید مدار اختصاصی خودتان را به‌راحتی بسازید.
•   Proteus: پروتئوس یکی از بهترین‌ها برای شبیه‌سازی مدار چاپی است. با این نرم‌افزار می‌توانید شماتیک مدارتان را طراحی و شبیه‌سازی کنید. یکی از ویژگی‌های خاص این نرم‌افزار، سیم‌کشی اتوماتیک است؛ نرم‌افزار سیم‌کشی بین قطعات را به بهترین شکل انجام خواهد داد. با این حال می‌توانید این کار را به صورت دستی هم انجام دهید.
•   Easy EDA: این نرم‌افزار یک ویژگی خاص نسبت به دیگر نرم‌افزارها دارد؛ شما برای کار با آن لازم نیست آن را نصب کنید و می‌توانید از نسخه تحت وب آن به صورت رایگان استفاده کنید.

 خرید فیبر مدار چاپی از فروشگاه جم ترونیک

آموزش طراحی مدار چاپی: گام به گام طراحی

پس از این‌که با نرم‌افزارهای طراحی مدار چاپی آشنا شدید، باید یکی از آن‌ها را انتخاب و طراحی مدارتان را آغاز کنید. طراحی مدار چاپی مراحل مختلفی دارد که در ادامه به آن‌ها پرداخته‌ایم.

1.     طراحی شماتیک مدار: یکی از اولین مراحل طراحی مدار چاپی، طراحی شماتیک آن است.  در این مرحله فقط طرح مدار طراحی می‌شود و کاربرد مکانیکی ندارد.
2.     طراحی با استفاده از نرم‌افزار: پس از طراحی شماتیک، باید این شماتیک را با استفاده از یکی از نرم‌افزارهایی که معرفی شد، مدل‌سازی کنید. پس از این کار خواهید فهمید که مدارتان چگونه کار می‌کند و مکان هر قطعه کجاست.
3.     چاپ مدار: پس از آماده شدن طرح مدارتان، می‌توانید آن را روی فیبر مدار چاپی، پیاده‌سازی کنید. فیبر مدار چاپی را می‌توانید خودتان بسازید یا از منابع مختلف تهیه کنید. این کار باید بر طبق قوانین و استانداردهای IPC انجام شود.
4.     قرار دادن قطعات: الان که مدارتان آماده است، قطعات لازم را روی آن قرار دهید. مکانی که هر قطعه قرار می‌گیرد، بسیار مهم است؛ برخی از قطعات نمی‌توانند در کنار یک‌دیگر فعالیت کنند و ممکن است باعث ایجاد نویز الکتریکی شوند.
5.     راه را بسازید: پس از این که قطعات را قرار دادید، راه بین قطعات را بسازید، قطعات را به هم وصل کرده و مدارتان را کامل کنید.
6.     برچسب‌هایتان را اضافه کنید: برچسب‌ها و نشان‌گرهای مختلف را به مدارتان اضافه کنید تا از مکان اختصاصی هر قطعه اطلاع داشته باشید.

پس از انجام این مراحل، بردتان آماده مونتاژ است و می‌توانید از آن استفاده کنید.

جمع‌بندی

ما در این مقاله مدار چاپی یا Printed Circuit Board را معرفی کردیم، کاربردهای آن را شرح دادیم و درنهایت مراحل طراحی آن را ذکر کردیم. طراحی یک مدار چاپی کار پیچیده‌ای است و بدون داشتن دانش الکترونیک امکان‌پذیر نیست؛ همچنین علاوه بر این دانش باید کار با نرم‌افزارهای طراحی را هم بلد باشید تا بتوانید مداری با بازدهی بالا طراحی کنید.