دستگاه چاپ PCB یا Printed Circuit Board در حقیقت یک پرینتر ویژه برای ساخت PCB است ، یکی از ابزارهای مهم در صنعت الکترونیک است. با استفاده از این دستگاه، شما میتوانید PCBهای خود را به صورت خودکار و با دقت بالا تولید کنید.
در این مقاله به بررسی و توضیح عملکرد دستگاه چاپ PCB، مزایا و معایب آن، مراحل ساخت PCB با استفاده از دستگاه چاپ و همچنین انواع دستگاهها و نحوه استفاده از آن پرداخته خواهد شد.
عملکرد دستگاه چاپ PCB
دستگاه چاپ PCB به صورت خودکار و با کمک نرمافزارهای مربوطه PCB را تولید میکند.
ابتدا نرمافزار طراحی PCB به دستگاه متصل میشود و پس از تنظیمات مورد نیاز، فایل طراحی به دستگاه ارسال میشود.
دستگاه چاپ PCB با استفاده از پوشش های حرارتی و فوتوگرافیکی، الگوهای لایهلایه PCB را بر روی یک مدارچاپی (با مس) چاپ میکند.
پس از چاپ، مدارچاپی با استفاده از یک محلول چاپ pcb شیمیایی (معمولاً حلال الکل) شسته شده و سپس با یک افشانه چاپی شسته میشود تا قطعات الکترونیکی بر روی آن نصب شوند.
همانطور که در صفحه فیبر برد مدار چاپی به آن اشاره شده PCBها به طور گسترده در تمامی دستگاههای الکترونیکی، از جمله تلفن همراه، رایانهها، تلویزیونها، وسایل نورپردازی و خودروها استفاده میشوند و کاربرد دارند .
در این مقاله به بررسی و توضیح عملکرد دستگاه چاپ برد الکترونیکی، مزایا و معایب آن، مراحل ساخت PCB با استفاده از دستگاه چاپ و همچنین انواع دستگاهها و نحوه استفاده از آن پرداخته خواهد شد.
مراحل ساخت PCB با استفاده از دستگاه چاپ
تولید PCB از چندین مرحله تشکیل شده است، از جمله طراحی، نقشه کشی، تراش و حفرهکاری برد PCB، تخلیه الکتریکی، طبقه بندی، پوششدهی، جوشکاری و … . در هر مرحله از تولید PCB، مشکلات و چالشهای مختلف وجود دارد که باید مدیریت و حل شوند.
طراحی : ابتدا PCB را در نرمافزار طراحی کنید و پس از تنظیمات مورد نیاز، فایل طراحی PCB را به دستگاه چاپ مدار ارسال کنید.
آماده سازی مدارچاپی: مدارچاپی را با استفاده از مواد شیمیایی آماده کنید.
چاپ PCB: پس از آماده سازی مدارچاپی، دستگاه چاپ PCB شروع به چاپ PCB میکند. این چاپ شامل انتقال پترنهای الکترونیکی از فایل طراحی به برشهای مسی بر روی برد PCB است.
تعیین مسیر اتصالات: پس از چاپ PCB، باید مسیرهای اتصالات را تعیین کنید. برای این کار، از دستگاه حفرهکاری استفاده میکنید که مسیرهای اتصالات را بر روی PCB حفر میکند.
نصب قطعات: پس از حفر مسیرهای اتصالات، باید قطعات الکترونیکی را بر روی PCB نصب کنید. این شامل قرار دادن قطعات در محل دقیق و جوشکاری آنها است.
تست و عیبیابی: پس از نصب قطعات، باید PCB را تست کنید و هرگونه خطا یا عیب را پیدا کرده و برطرف کنید.
تمام شدن: پس از اطمینان از عملکرد صحیح PCB، آن را به سیستم الکترونیکی خود متصل کنید و محصول خود را به دست آورید.
همانطور که در بالا توضیح داده شد ساخت بردهای PCB با فرایند نوری انجام می شود. در این فرایند، نمونه ای از نقشه برد با استفاده از یک نرم افزار CAD طراحی می شود. سپس این نمونه بر روی یک لایه فیلم نشر می شود. فیلم حاوی الگوی دقیق از نقشه برد است و به زودی برای تولید برد PCB استفاده خواهد شد.
بعد از آماده سازی فیلم، لایه های مختلف برد PCB (لایه های فلزی و عایقی) به صورت پشت سر هم روی هم قرار داده می شوند. این لایه ها با استفاده از یک دستگاه پرس مهره گذاری شده و بعد از آن به یک دستگاه تخلیه برای پاک کردن لایه های اضافی از بین می روند.
سپس، فیلم طراحی شده بر روی لایه بالایی از برد PCB قرار داده می شود و با استفاده از یک دستگاه نوری (UV Exposure Unit)، با نور مستقیم تماس دارد. این نور باعث حذف بخش هایی از لایه عایقی می شود که با توجه به الگوی فیلم، نور در آن مناطق نمی تواند برسد.
سپس برد PCB به یک دستگاه حفر کننده داده می شود و سوراخ های مورد نیاز برای پایه های الکترونیکی حفر می شوند. سپس ماده فلزی جوش به پایه های الکترونیکی الحاق می شود تا اتصالات الکتریکی و مکانیکی ساخته شود. سرانجام، برد PCB تست می شود تا مطمئن شویم که به درستی کار می کند و بدون مشکل عمل می کند.
از دیگر لوازم مورد استفاده در چاپ برد PCB می توان به انواع فلزات (نظیر مس)، مواد عایقی (نظیر رزین)، محلول های شیمیایی (برای حفر و پخش)، و مواد پوشش دهنده (نظیر لاک و پوشش مقاوم در برابر حرارت) اشاره کرد. این مواد باید با دقت انتخاب شوند تا برد PCB به درستی عمل کند و ماندگاری و کارایی آن بهبود یابد.
به طور کلی، انتخاب مواد برای چاپ برد PCB باید با توجه به عملکرد مورد نظر، محیط کار، دمای محیط، مقاومت الکتریکی، پایداری و هزینه صورت گیرد. به عنوان مثال، برای بردهای PCB با فرکانس بالا، ممکن است به مواد با خصوصیات الکتریکی خاصی نیاز باشد که توانایی کاهش نویز و افزایش سرعت را داشته باشند.
دستگاههای چاپ PCB در طی سالیان اخیر بسیار پیشرفت کردهاند و مجهز به قابلیتهای مانند چاپ لایههای بسیار نازک، استفاده از تکنولوژی های جدید و پیشرفته و کاهش هزینهها شدهاند.
نوع دستگاههای چاپ PCB:
دستگاههای چاپ PCB به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم میشوند.
در دستگاههای آنالوگ، نقشه PCB روی فیلمی چاپ شده و سپس از طریق اشعه UV بر روی برد PCB منتقل میشود.
در دستگاههای دیجیتال، فایل نقشه PCB به طور مستقیم بر روی برد PCB چاپ میشود. هر کدام از این دستگاهها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند.
مواد استفاده شده: در تولید PCB از موادی مانند برشهای مسی، پوششهای مقاوم در برابر اسید و حرارت، مواد حفرهکاری و جوشکاری و… استفاده میشود. در انتخاب مواد مناسب، نکاتی مانند سرعت عملکرد، کیفیت چاپ، مقاومت در برابر خوردگی و … باید در نظر گرفته شود.
هزینههای تولید: هزینههای تولید PCB از جمله هزینههای مواد، هزینههای نیروی انسانی و هزینههای دستگاه چاپ برد الکترونیکی را شامل میشود. برای بهینه سازی هزینههای تولید، انتخاب مواد مناسب، افزایش بهرهوری و بهبود فرایند تولید میتواند موثر باشد.
نحوه انتخاب مواد
مواد مورد استفاده در تولید PCB بسیار متنوع می باشد و برای انتخاب مناسبترین مواد باید به مواردی مانند کاربرد، کیفیت و قیمت توجه کرد.
در ادامه به برخی از مواد مورد استفاده در تولید PCB و ویژگیهای آنها اشاره خواهیم کرد:
ماده فریت: این ماده برای ساخت انواع مختلفی از هستههای فریت استفاده میشود که در عملکرد قطعات الکترونیکی کاربرد دارند. ماده فریت به دلیل خواص مغناطیسی و عایقی خود، بسیار مناسب برای ساخت PCB های با فرکانس بالا می باشند.
ماده مس: مس معمولاً برای ساخت لایههای رسانای PCB استفاده میشود. مس به دلیل خواص رسانایی بسیار بالا و قابلیت پردازش بسیار خوب، به عنوان یکی از مواد اصلی در تولید PCB مورد استفاده قرار میگیرد.
ماده لمینیت: لمینیتها مادهای هستند که برای ساخت بردهای PCB استفاده میشوند و شامل موادی مانند فیبر شیشهای، رزینهای اپوکسی و پلیآمید هستند. لمینیت ها معمولاً در لایههای اولیه و انتهایی PCB استفاده میشوند.
ماده نسوز: برای پوشش دادن به سطح PCB و جلوگیری از آسیب دیدن آن در شرایط خاص مانند حرارت بالا و آتش، از مواد نسوز مانند پلیآمیدهای نسوز و سیلیکات استفاده میشود.
ماده سرامیک: مواد سرامیکی برای ساخت بردهای PCB با فرکانس بالا به دلیل خواص حرارتی، عایقی و قابلیت انتقال حرارت
مورد استفاده قرار میگیرند.
لوازم چاپ روی برد
برای چاپ روی برد PCB، نیاز به چندین لوازم مختلف است که عبارتند از:
ماسک (Mask): یک لایه عایقی شفاف است که به وسیله یک پدیده شیمیایی به سطح برد PCB چسبیده و بخشی از برد را از دسترسی فرایند حذف فلزی محافظت می کند.
بسته بندی (Packaging): لوازم بسته بندی شامل محافظ ها و پایه های مختلفی هستند که به اجزای الکترونیکی اتصال داده می شوند و آنها را به شکل درست در برد PCB قرار می دهند.
قلم لحیم (Soldering Iron): این قلم از یک نوک سرامیکی و یک موجک لوله ای ساخته شده است که با استفاده از حرارت به پایه های اتصالی اجزای الکترونیکی الحاق می شوند.
جوش (Solder): یک ماده فلزی است که به روشی مشابه با استفاده از قلم لحیم، به پایه های اتصالی الکترونیکی الحاق می شود و با ایجاد یک اتصال الکتریکی و مکانیکی، این اجزای الکترونیکی را به برد PCB متصل می کند.
برش PCB (PCB Cutter): این دستگاه برای برش برد PCB به اندازه و شکل مورد نظر استفاده می شود.
تستر برد (Board Tester): این دستگاه برای تست برد PCB و بررسی صحت و سلامت آن به کار می رود و به کاهش میزان خرابی در بردهای PCB کمک می کند.
دستگاه خم کننده بردهای PCB (PCB Bender): این دستگاه برای خم کردن بردهای PCB به شکل مورد نظر و برای مطابقت با اندازه و شکل بردهای PCB مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین، در انتخاب مواد، لازم است توجه داشت که برای بردهای PCB با ابعاد کوچکتر، نیاز به مواد با دقت بالاتری خواهد بود. برای مثال، انتخاب مواد مناسب برای فیلم نشر در بردهای SMT بسیار حائز اهمیت است زیرا با توجه به ابعاد بسیار کوچک پایه های SMT، دقت بالاتری در نحوه چاپ فیلم نشر مورد نیاز است.
قیمت دستگاه چاپ pcb
دستگاه چاپ PCB (Printed Circuit Board) برای ساخت مدارهای الکترونیکی استفاده میشود. قیمت این دستگاهها بسیار متغیر است و بستگی به ویژگیها و امکانات آنها دارد. هزینهها برای دستگاههای حرفهای و صنعتی اغلب بالاتر از دستگاههای مصرفی و خانگی خواهد بود.قیمت دستگاه چاپ PCB بستگی به عوامل مختلفی دارد که شامل موارد زیر میشود:
اندازه و ابعاد دستگاه: دستگاههای بزرگتر و با ظرفیت بیشتر معمولاً گرانتر هستند.
پیچیدگی فنی و دقت چاپ: دستگاههایی با قابلیت چاپ مدارهای پیچیده و با دقت بالا معمولاً هزینهبر هستند.
تعداد لایههای PCB قابل چاپ: دستگاهها با توانایی چاپ PCB با تعداد لایههای بیشتر، هزینههای بیشتری دارند.
سرعت چاپ: دستگاههای با سرعت بالاتر معمولاً گرانتر هستند.
قابلیتهای اتوماسیون: دستگاههای هوشمندتر با امکانات اتوماسیون بیشتر نیازمند هزینههای بیشتر هستند.
برند و سطح کیفیت: محصولات از برندها و شرکتهای معتبر عموماً هزینههای بالاتری دارند.
خدمات پس از فروش: ارائه خدمات پس از فروش مانند نگهداری، آموزش و پشتیبانی نیز ممکن است تأثیری در قیمت دستگاه داشته باشد.
در کل، انتخاب دستگاه مناسب به نیازها و بودجه شما بستگی دارد. برای مقایسه و تعیینقیمت دستگاه چاپ برد الکترونیکی، بهتر است با تامینکنندگان معتبر تماس بگیرید و مشخصات دستگاهها را مقایسه نمایید.
مزایا و معایب دستگاه چاپ PCB
استفاده از دستگاه چاپ مدار دارای مزایا و معایبی است که در ادامه به آنها اشاره میکنیم:
مزایا:
دقت بالا: دستگاه چاپ PCB با دقت بالایی کار میکند و اشکال و ابعاد PCB را به صورت دقیق تولید میکند.
زمان و هزینه صرفه جویی: با استفاده از دستگاه چاپ PCB، میتوانید PCB خود را به صورت خودکار تولید کنید، که این کار زمان و هزینه بسیاری را در مقایسه با تولید دستی PCB، صرفه جویی میکند.
سرعت بالا: دستگاه چاپ مدار با سرعت بالایی کار میکند و میتواند در مدت کوتاهی PCB را تولید کند.
افزایش دقت و دقت تکرار: با استفاده از دستگاه چاپ PCB، میتوانید در تولید PCB خود دقت و تکرارپذیری بالایی را بدست آورید.
معایب:
قیمت بالا: دستگاه چاپ PCB با قیمت بالایی همراه است و ممکن است برای کسانی که تازه وارد عرصه الکترونیک هستند، هزینه بالایی باشد.
نیاز به تخصص: برای استفاده از دستگاه چاپ برد الکترونیکی نیاز به دانش فنی و تخصصی در زمینه الکترونیک و طراحی PCB دارید.
تعمیر و نگهداری: دستگاه چاپ PCB نیاز به نگهداری و تعمیر دارد و برای استفاده بهینه از آن، باید به صورت منظم تعمیر و نگهداری شود
در نهایت، باید توجه داشت که استفاده از مواد با کیفیت و استاندارد در ساخت بردهای PCB بهبود کارایی و ماندگاری آنها را تضمین می کند و همچنین مشکلات عملکردی را کاهش می دهد ودستگاه چاپ PCB یکی از بهترین و موثرترین روشهای تولید PCB است که باعث صرفه جویی در هزینه، زمان و دقت میشود. با این حال، برای استفاده موثر و بهینه از این دستگاه، نیاز به تجربه و تخصص در زمینه طراحی PCB و استفاده از دستگاه چاپ PCB دارید.
سوالات متداول
دستگاه چاپ PCB چیست ؟
یکی از ابزارهای مهم در صنعت الکترونیک است. با استفاده از این دستگاه، شما میتوانید PCBهای خود را به صورت خودکار و با دقت بالا تولید کنید.
انواع دستگاههای چاپ PCB را نام ببرید ؟
دستگاههای چاپ PCB به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم میشوند. در دستگاههای آنالوگ، نقشه PCB روی فیلمی چاپ شده و در دستگاههای دیجیتال، فایل نقشه PCB به طور مستقیم بر روی برد PCB چاپ میشود.