چگونه مدار چاپی را طراحی و تولید کنیم؟

مدار چاپی یا به اختصار PCB (printed circuit board) نگهدارنده فیزیکی دیگر قطعات الکترونیکی است و با استفاده از مسیرهای رسانا، جریان الکتریکی و سیگنال ها را در مدار منتقل می‌کند. این بستر رسانا از جنس مس و زیر لایه ای از جنس فیبر یا مواد عایق دیگر دارد. بدین ترتیب قطعات می‌توانند در مسیرهای تعریف شده از جنس مس بدون خطر اتصال یا اختلال در مدار به فعالیت بپردازند. علت استفاده از مس هم همانطور که می‌دانید خاصیت رسانایی بالای الکتریکی و ارزان و فراوان بودن آن است.

جواب توانایی تغییر طراحی اولیه مدار مورد نظر شماست که چندین مزیت را به دنبال دارد:

۱- توانایی فشرده سازی و حجم کم حجم کردن مدار، بسته به نوع طراحی دلخواه شما
۲- راحتی استفاده نسبت به مدار های از قبل طراحی شده، زیرا جایگاه تمامی قطعات را از قبل می دانید و حتی می توانید جای بعضی از قطعات را هنگام نصب به سلیقه خود تغییر دهید.
۳- محکم تر بودن و استقامت بیشتر. اکثر مدارهای آماده در بازار با فیبر بسیار نازک ساخته شده و به دلیل سوراخکاری های پرتعداد، خطر آسیب دیدگی و شکستن مدار به دلیل استهلاک و گرما وجود دارد. اما در مدارهایی که خودتان می‌سازید میتوانید قطر لایه مسی و فیبر را به دلخواه تعیین کنید تا استقامت و پایداری مدار را در برابر آسیب‌های احتمالی افزایش یابد.

اکنون که مدار چاپی را بهتر می شناسیم و از مزایای مدارهای شخصی‌سازی شده نسبت به نمونه های آماده آگاه هستیم، به سراغ فرآیند تولید و طراحی آن می رویم.
در کل ساخت مدارهای چاپی به ۲ مدل صنعتی و خانگی دسته بندی می شود که در مدل اول این فرآیند به صورت اتوماتیک و با استفاده از دستگاه های صنعتی پیچیده طراحی و تولید می‌شود. در اینجا ما به بررسی مدل دوم می‌پردازیم که قطعا برای شما کاربردی تر و جذاب خواهد بود.

• مدار چاپی خام (که بسته به نیاز شما می تواند یک طرف یا هر دو طرف آن مسی باشد)
• یک بطری کلرید آهن یا کلرید فریک با فرمول شیمیایی (fecl3)
• یک دریل کوچک برای سوراخ کاری مدار
• انبرک پلاستیکی و دستکش لاتکس و عینک محافظ برای فرآیند اسید شویی
• سنباده نرم ترجیحاً از مدل پی ۴۰۰
• یک برگ کاغذ گلاسه به اندازه دلخواه
• یک اتو برقی
• یک پرینتر لیزری یا دستگاه فتوکپی برای چاپ طرح
• خط کش و ماژیک ضد اسید برای اصلاح طرح (در صورت نیاز)

• مدار چاپی خام (که بسته به نیاز شما می تواند یک طرف یا هر دو طرف آن مسی باشد)
• یک بطری کلرید آهن یا کلرید فریک با فرمول شیمیایی (fecl3)
• یک دریل کوچک برای سوراخ کاری مدار
• انبرک پلاستیکی و دستکش لاتکس و عینک محافظ برای فرآیند اسید شویی
• سنباده نرم ترجیحاً از مدل پی ۴۰۰
• یک برگ کاغذ گلاسه به اندازه دلخواه
• یک اتو برقی
• یک پرینتر لیزری یا دستگاه فتوکپی برای چاپ طرح
• خط کش و ماژیک ضد اسید برای اصلاح طرح (در صورت نیاز)

اگر کار با این نرم افزارها از نظر شما پیچیده است، می توانید نقش های ساده تر را با نرم افزارهایی مانند ورد، پاورپوینت یا حتی paint در ویندوز به راحتی طراحی را انجام دهید.

اگر کار با این نرم افزارها از نظر شما پیچیده است، می توانید نقش های ساده تر را با نرم افزارهایی مانند ورد، پاورپوینت یا حتی paint در ویندوز به راحتی طراحی را انجام دهید.

سعی کنید با استفاده از تنظیمات چاپگر خود از غلظت رنگ بالاتری برای چاپ استفاده کنید تا طرح بهتر به صفحه مسی منتقل شود.

نکته مهم: مرحله دوم می‌تواند از راه‌های متفاوتی انجام شود که ما ساده ترین و مقرون به صرفه ترین راه را به شما معرفی کردیم.

از دیگر راه‌های چاپ نقشه روی مدار می توان استفاده از لمینت و تاباندن نور، استفاده از قلم های مکانیکی یا لیزری، به کارگیری ماژیک ضد اسید، استفاده از لتراست یا حروف برگردان، استفاده از اسپری positive 20 و دستگاه CNC را نام برد.

قبل از آغاز مرحله اتو کردن باید سمت مسی مدار خود را با سنباده مدل پی ۴۰۰ پالایش کنید. سعی کنید سطح مس صیقلی و براق و عاری از هرگونه ناهمواری و زنگ‌زدگی باشد.

بعد از آن هم دیگر انگشت خود را با سطح مسی تماس ندهید و از انبرک برای جابجایی مدار استفاده کنید. چرا که اثر انگشت شما روی مس باقی مانده و لکه بوجود آمده باعث مختل شدن فرآیند چاپ طرح روی مدار می‌شود.

حالا سمت نقش دار کاغذ گلاسه را روی قسمت مسی مدار گذاشته و به آرامی به مدت ۱۰ تا ۱۵ دقیقه، پشت کاغذ را اتو کنید تا طرح شما به طور کامل روی سطح مسی منتقل شود. اگر کاغذ شما قطور است دمای اتو را روی بالاترین درجه تنظیم کنید، ولی برای کاغذهای نازک‌تر دمای متوسط نیز کفایت می‌کند.

بعد از خنک شدن مدار آن را در یک ظرف آب به مدت ۲ تا ۵ دقیقه قرار دهید تا کاغذ گلاسه خیس خورده و راحت‌تر از روی مس کنده شود. در این مرحله دقت کنید که بیش از حد برای کندن کاغذ فشار وارد نکنید، چون ممکن است به طرح چاپ شده آسیب وارد شود و همه تلاش‌های شما بی ثمر بماند. پس بهتر است این کار را با ملایمت و دقت بالا انجام دهید.

بعد از کندن کاغذ مدار را خشک کنید و مجدداً با دقت بررسی کنید. به دنبال تکه های کاغذ به جا مانده یا قسمت هایی از مدار باشید که در فرآیند چاپ یا کنده شدن کاغذ، کم رنگ یا اتصال شان قطع شده باشد. در اینجا باید با استفاده از ماژیک ضد اسید این نقاط و خطوط را مجدداً پررنگ کنید تا در مرحله اسیدشویی مدار شما کامل و بدون نقص از آب درآید.

اکنون زمان پوشیدن دستکش لاتکس و عینک محافظ و رفتن به فضای آزاد و روباز به هدف اسیدشویی است. ظرفی پلاستیکی (هیچگاه از ظرف فلزی برای مرحله اسیدشویی استفاده نکنید، زیرا با اسید یا همان کلرید آهن واکنش می‌دهد و ظرف شما حالت زنگ زده و غیر قابل استفاده پیدا می‌کند) را از کلرید آهن پر کنید و با استفاده از پنس یا گیره پلاستیکی به آرامی مدار را درون مایع قرار دهید. در مرحله اسیدشویی از مواد دیگر نیز می توان استفاده کرد، ولی کم خطر ترین و متداول ترین ماده کلرید آهن یا فریک کلرید است.
بعد از ۳۰ الی ۴۵ دقیقه مدار را با گیره پلاستیکی از اسید خارج کنید. دقت کنید که رها کردن بیش از حد مدار در مایع باعث شسته شدن طرح می شود، پس مراقب باشید قبل از رسیدن به این مرحله مدار را از ظرف خارج کنید.

نکته مهم: پس مانده اسید را هیچگاه درون چاه فاضلاب یا سینک دستشویی و ظرفشویی خالی نکنید. این کار باعث آسیب دیدن لوله و تاسیسات محل سکونت شما شده و خساراتی به بار می آورد. همچنین این اسید برای جانوران و گیاهان خطرناک و کشنده است. بهترین راه این است که اسید را درون بطری پلاستیکی ریخته و به صحرا یا بیابانی بدون پوشش گیاهی ببریم و آنجا تخلیه کنیم.

در مرحله قبل دیدیم که به وسیله ماده شیمیایی، تمام مس از روی فیبر شسته شده و فقط قسمت هایی که روی آن چاپ انجام شده بود باقی ماند. حالا مدار را با آب می‌شوییم تا هیچ اسیدی روی آن باقی نماند و به وسیله یک مسواک پلاستیکی، جوهر هایی که روی خط های مسی را پوشانده است پاک می‌کنیم. در اینجا هم همچنان از دستکش لاتکس برای محافظت دستان خود استفاده کنید.

حالا دیگر مدار شما آمده است و می توانید به وسیله دریل و مته کوچک، سوراخ های لحیم کاری را ایجاد کنید و به نصب قطعات بپردازید. سپس مدار خود را تست کنید تا مطمئن شوید همه مراحل به خوبی پیش رفته و نتیجه کار بی نقص بوده است.

در مقاله امروز آموختیم که چگونه در چندین قدم و به سادگی، مدار چاپی را طراحی و تولید کنیم. به یاد داشته باشید که در طراحی مدارهای تخصصی الکترونیکی می توانید از کارشناسان سایت هادی بان الکترونیک مشاوره بگیرید و از فروشگاه هر قطعه الکترونیکی که نیاز داشته باشید را تهیه کنید.