PCB مخفف عبارت Printed Circuit Board به مفهوم برد (یا تخته) مدارچاپی می باشد.
برد مدار چاپی ترکیبی از یک غیر رسانا و چندین لایه مسی است که در صنعت برای نصب و اتصال قطعات الکترونیکی روی تمامی صفحه و تکیه گاه استفاده می‌شود. وظیفه برد PCB، اتصال قطعات الکترونیکی مختلف، انتقال گرما و ایجاد تکیه گاه برای نصب را دارد و تقریبا در تمام صنعت و لوازم الکترونیکی کاربرد دارند. قبل از رشد و گسترش مدارهای چاپی، مدارهای الکترونیکی با سیم کشی نقطه به نقطه ساخته می‌شدند که باعث پیچیدگی و افزایش خطا در مدار می‌شد.
قبل از به وجود آمدن برد pcb، قطعات در یک جعبه قرار می گرفتند و پایه های آن ها به وسیله سیم به هم متصل می شدند. مسیرهای ارتباطی بین پایه های قطعات الکترونیکی طولانی بوده و از سیم های مسی زیادی برای اتصال پایه های قطعات به یکدیگر استفاده می شدند.
در اوایل قرن 20 میلادی فردی به نام آلبرت هانسون، که یک مخترع آلمانی است، یک کار جالب انجام داد که می‌توان آن را جرقه ساخت PCB دانست.
او یک روکش رسانا فویل را به صورت مسطح بر روی یک برد که عایق بود، در حالت عمودی قرار داد. البته در لایه‌های چندتایی. این کار توانست یک مسیر رسانای الکتریکی را ایجاد کند.
یکسال بعد این مسیر توسط ادیسون در پیش گرفته شد، او از روش‌های شیمیایی برای قرار دادن یک هادی روی کاغذ کتانی (عمل آبکاری) را امتحان کرد.
بعد از سالها در تاریخ 1913 میلادی، روشی برای چاپ و قلم زنی را در کشور انگلستان اختراع و ثبت نمود. این نوع اختراع‌ها به صورت پله پله در جاهای مختلف انجام شده بود مثلا:
در تاریخ ۱۹۱۳ مکس اسکوپ در کشور آمریکا اختراعی را از طریق یک ماسک الگو، توانست فلز اسپری شعله را روی برد پیاده کند.
در سال ۱۹۲۷ چارلز دورکاس یک ترفند را برای آبکاری پترن‌های مدار ایجاد کرد.
در سال ۱۹۴۳ این نوع تکنولوژی مشوقی شد تا ایالات متحده از آن برای جنگ جهانی دوم برای تجهیزات نظامی استفاده کند.
بنابراین باید نسبت اینکه مخترع PCB کیست را به آمریکا نسبت داد که آن را از سال 1948برای کاربردهای تجاری افشا و آشکار نمود. اگر شما به وسایل قدیمی پیش از سال‌های 1950 بازگردید، مشاهده می‌کنید که در لوازم الکترونیکی از PCB استفاده نشده است. از همان سال به بعد، در آمریکا و سپس در انگلستان، پروسه‌های مونتاژ خودکار به کار گرفته شدند.
برد مدار چاپی یکی از قطعات الکترونیکی اصلی در دنیای امروز است و از دهه 1940 به عنوان یک فناوری اصلی در صنعت الکترونیک مورد استفاده قرار گرفته است.
در آن زمان، فیبر بردها از بخش های چوبی یا مواد مشابه ساخته شده بودند.
در دهه 1950، تخته فیبر مدرن با استفاده از مواد کامپوزیتی تولید شدند و این مواد بهترین جایگزین برای فیبر بردهای چوبی شناخته شدند.
در اوایل دهه 1960، تخته فیبر با ظهور موادی مانند فایبرگلاس به طور قابل توجهی بهبود یافت.
در دهه 1970 با ظهور فناوری تراشه های یکپارچه، تخته های فیبر به عنوان یکی از اجزای اصلی در تولید تراشه های یکپارچه مورد استفاده قرار گرفت.
از آن زمان، بردهای مدار چاپی فیبر پیشرفت های زیادی در زمینه های مختلف از جمله طراحی، ساخت، پیوند و تعمیر داشته اند و به طور گسترده در صنایع مختلف مانند الکترونیک، کامپیوتر و ارتباطات استفاده می شوند.
مدار چاپی یا همان فیبر مدار چاپی با نام هایی همچون برد مدارچاپی ، پی سی بی (PCB) و برد الکترونیکی نیز شناخته می شود.روش طراحی PCB به گونه‌ای است که در فراهم کردن الکتریسیته و اتصال بین قطعات مدار کاربرد راحت‌تر و دقیق‌تری را دارد و به همین دلیل ساخت مدارهای پیچیده مانند مادربرد را امکان پذیر کرد است. برتری این مدل برد در طراحی نیز باعث شده کاربران با توجه به مشخصات مورد نیاز برد الکترونیکی مورد نظر خود را طراحی کنند و در صنایع بسیاری همچون تجهیزات پزشکی، ماشین آلات صنعتی، صنایع خودروسازی،ارتباطات مورد استفاده قرار بگیرد.
کاربرد فیبر برد مدار چاپی چیست ؟
در قسمت قبل گفتیم که پی سی بی چیست و فیبر مدارچاپی می‌تواند یک بستر مناسب را برای اتصال قطعات الکترونیکی فراهم کند که فیبر مدار چاپی یا برد الکترونیکی یک ورق تخت مانند است، که قطعات بر روی آن مونتاژ و لحیم شده اند. در واقع برد PCB حجم اتصالات مسی را برای ما کاهش می‌دهد.
همه لوازم برقی و الکترونیکی که در اطراف ما وجود دارند یا در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند برای کار کردن نیاز به بردهای الکترونیکی دارند از این ساخت و طراحی برد الکترونیک بسیار مهم و کاربردی می باشد.
بالا رفتن سرعت تولید ، عملکرد بهتر ، به حداقل رسیدن خطا در زمان ساخت، کم شدن حجم مدار یا کوچک تر شدن اندازه مدارها، زیباتر شدن مدار، آسان تر شدن مونتاژ قطعات و عیب یابی راحت ترازجمله عواملی است که باعث مزیت های فیبر برد مدار چاپی می شود .
- صنایع نظامی:استفاده از تجهیزات الکترونیکی به خصوص در زمینه ساخت بردهای الکترونیکی، پهبادها، ربات‌های جنگی، سامانه‌های پدافندی و … کاربرد دارد.
- صنایع لوازم خانگی:بدون شک اگر وسایل خانه شما خراب شده باشد، اگر پوشش آنها را باز کرده باشید، به خوبی می‌توانید فیبر مدارچاپی را مشاهده نمایید.
- کاربرد برد مدار چاپی در تجهیزات پزشکی : تجهیزات پزشکی به دلیل اهمیت بالا و همینطور ظرافت در ساخت دستگاه های آن جزو دسته محصولاتی است که برای کار کردن درست و صحیحی نیاز به برد های الکترونیکی دارند.یا می توان گفت که تمام تجهیزات پزشکی که در حوزه لوازم و تجهیزات تشخیصی و درمانی بسیار پیشرفته در صنایع پزشکی مانند دستگاه های قابل کاشت ، تجهیزات آزمایشگاهی و تجهیزات تصویربرداری ساخته و مورد استفاده قرار می گیرد از بردهای مدار چاپی در ساختار آنها استفاده شده است.
- لوازم صوتی و تصویری:واضح است که استفاده ازاین تجهیزات برای ساخت رادیوها، آنتن‌ها، تلویزیون‌ها، کامپیوترها به شدت به کار می‌رود، به طوریکه شما می‌توانید ابعاد بسیار بزرگی را در ساخت این وسایل از فیبرهای مدارچاپی مشاهده کنید.
- موبایل و تجهیزات جانبی:استفاده از فیبرهای مدارچاپی در موبایل و تجهیزات جانبی بخشی از اجزای این دستگاه‌ها است. موبایل می‌تواند از بخش‌های مختلفی مانند lcd، باتری، دوربین و … تشکیل شود اما تمام این بخش‌ها روی فیبر مدارچاپی داخلی بهم متصل می‌شوند.
- کاربرد فیبر مدار چاپی در خودرو سازی :از دیگر کاربرد برد مدار چاپی می توان به استفاده در خودروسازی اساره کرد.خودروهایی که در سال های اخیر ساخته می شوند بسیار هوشمند هستند و حتی خودشان قادر به پارک کردن ،رانندگی هستند و این نشان دهنده پیشرفت در این حوضه و آینده خودروسازی و به همین ترتیب سایر صنایع هستیم .استفاده از بردهای الکترونیکی در خودروها، کشتی ها، هواپیماها و انواع فضاپیما بسیار رایج می باشد زیرا خودرو های الان دارای امکاناتی هستند که استفاده از برد مدار چاپی در آنها ضروری می باشد.
خط تولید pcb چگونه کار می‌کند؟
دستگاه چاپ PCB به صورت خودکار با استفاده از پوشش‌های حرارتی و فتوگرافیکی، الگوهای لایه لایه که توسط نرم افزار طراحی شده را بر روی یک مدار چاپی از جنس مس و فیبر پلیمری چاپ می کند. پس از چاپ، دستگاه با یک محلول شیمیایی (معمولا حلال الکل یا اسید) مدار شسته شده و آماده نصب قطعات بر روی آن می‌شود.
مراحل ساخت برد PCB با استفاده از دستگاه چاپ
تولید برد مدارچاپی شامل چندین مرحله شامل طراحی برد، نقشه کشی، تراش و حفره کاری برد، تخلیه الکتریکی، طبقه بندی، پوشش و… است که در هر مرحله چالش‌های خاص خود را دارد که باید مدیریت شوند.
- طراحی: ابتدا برد باید در نرم افزارهای مخصوص طراحی و دستورات بر روی دستگاه تنظیم شود.
- آماده سازی مدار چاپی: برش، تراش کاری و سوراخ کاری بردها پیش از چاپ باید انجام شود و با استفاده از مواد شیمیایی برد مدار چاپی آماده قرارگیری در دستگاه شود.
- چاپ PCB: پس از آماده سازی برد و تعیین مسیر اتصالات، دستگاه چاپ شروع به کار می‌کند و پترن‌های مد نظر داخل فایل طراحی شده را بر روی برد چاپ می کند.
- اتمام کار: پس از چاپ الگوها دستگاه با استفاده از روش‌های پوشش حرارتی و فتوگرافیک و با استفاده از حلال‌ها، بخش‌های اضافه را از می شوید و برد کامل شده را آماده نصب قطعات می کند.
- نصب قطعات: برد آماده شده توسط خط تولید آماده قطعه چینی است و پس از قطعه چینی و جوش دادن قطعات، برد الکترونیکی در وسیله مورد نظر قرار می گیرد.
