طراحی و ساخت انواع بردهای الکترونیکی و صنعتی

طراحی و ساخت انواع بردهای الکترونیکی و صنعتی

طراحی و ساخت‌ بردهای الکترونیکی و صنعتی از مهم‌ترین و پرکاربردترین فرآیندها بشمار میرود که برای تولید انواع دستگاه‌های الکترونیکی مانند تلفن هوشمند، لپ‌تاپ، تلویزیون، رایانه، دستگاه‌های پزشکی، خودرو و ... مورد استفاده قرار میگیرد. بردهای الکترونیکی شامل یک نوع مدار چاپی میباشد که مجموعه قطعات الکترونیکی گوناگونی روی آن نصب میشوند و برای کارکرد صحیح دستگاه‌های الکترونیکی بسیار حائز اهمیت میباشند.

فهرست عناوین

1. مراحل طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی و صنعتی
2. انواع بردهای الکترونیکی و صنعتی
3. مزایا و کاربردهای بردهای الکترونیکی و صنعتی

طراحی و ساخت انواع بردهای الکترونیکی و صنعتی نیاز به دانش و مهارت‌های تخصصی در زمینه‌های مختلفی مانند الکترونیک، مکانیک، نرم افزار، طراحی صنعتی، مهندسی مواد و ... دارد زیرا طراحی این فرآیند بسیار پیچیده و سخت است. همچنین ساخت بردهای الکترونیکی و صنعتی نیازمند تجهیزات و ابزارهای خاصی میباشد این ابزارها عبارت‌اند از: ماشین‌آلات CNC، دستگاه‌های حکاکی لیزری، دستگاه‌های SMT، دستگاه‌های تست و عیب یابی و ... در ادامه این متن به بررسی مراحل طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی و صنعتی، انواع بردهای الکترونیکی و صنعتی، مزایا و کاربرد هر نوع برد، تجهیزات و ابزارهای مورد نیاز این فرآیند خواهیم پرداخت.

مراحل طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی و صنعتی

طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی و صنعتی پروسه‌ای پیچیده میباشد که طی مراحل مختلفی صورت میگیرد، هر یک از این مراحل دارای جزئیات و ضوابط خاص خود میباشند که نیاز به تخصص و دانش فنی دارند. برای تولید یک برد با عملکرد بهینه و بهبود کیفیت آن این مراحل باید با دقت کامل و هوشمندانه انجام بگیرند.

 مراحل ساخت و طراحی عبارت‌اند از:

1. طراحی شماتیک: با استفاده از نرم افزارهای طراحی مدار چاپی در این مرحله، شماتیک برد طراحی میشود. در شماتیک قطعات مختلف و اتصالات بین آنها نمایش داده میشود، هدف اصلی از طراحی شماتیک ایجاد یک طرح اولیه و راهنمایی برای طراحی PCB میباشد.

2. طراحی PCB: در این مرحله برای اتصالات بین قطعات الکترونیکی بر روی برد بصورت یک مدار چاپی کامل، با استفاده از نرم افزارهای طراحی مدار چاپی PCB طراحی میشود. ایجاد مسیرهای اتصالات بین قطعات الکترونیکی، ایجاد پدها برای نصب قطعات الکترونیکی و ایجاد اتصالات بین لایه‌های محتلف PCB از جمله مواردی است که شامل این مرحله میباشد.

3.  تولید برد: در این مرحله با استفاده از تجهیزات و ابزارهای خاص PCB ساخته میشود، ایجاد لایه‌های مختلفPCB، حکاکی مسیرهای اتصالات بر روی PCB و پر کردن مسیرهای اتصالات با مواد مسیرپردازی نیز شامل مرحله تولید برد میباشد. هدف این مرحله این است که از درستی تمامی اتصالات بین لایه‌های مختلف PCB اطمینان حاصل کرد تا هیچ گونه خطایی در مسیرهای اتصالات وجود نداشته باشد.

4. نصب قطعات الکترونیکی: در این مرحله، بر روی PCB قطعات مختلفی نصب میشود. این قطعات شامل مواردی مانند خازن، مقاومت، ترانزیستو، میکروکنترلر و ... میباشد. برای اینکه این قطعات با دقت بالا و احتیاز لازم بر روی PCB قرار داه شوند معمولا از دستگاه‌هایSMT (Surface Mount Technology) استفاده میکنند.

5. تست و عیب یابی: در این مرحله، دستگاه‌های تست و عیب یابی برای بررسی صحت عملکرد برد و قطعات الکترونیکی مورد استفاده قرار میگیرند. با استفاده از این دستگاه‌ها میتوان خطاهایی مانند قطع یا شورت در اتصالات برد و عملکرد قطعات الکترونیکی را مورد بررسی قرار دارد و در صورتیکه این موارد مشکلی داشته باشد باید تغییرات لازم برای حل کردن آنها اعمال شود.

6. راه اندازی و عملکرد برد: در این مرحله برد نهایی راه اندازی شده و عملکرد آن مورد بررسی قرار میگیرد یعنی باید اطمینان داشت که برد و قطعات الکترونیکی به درستی عمل میکنند و هیچ گونه خطایی وجود نخواهد داشت. برای تست و بررسی عملکرد برد از دستگاه‌های تست الکترونیکی و برنامه‌های کامپیوتری استفاده کرده و به بررسی پارامترهای الکتریکی مانند ولتاژ و جریان، بررسی عملکرد کلی برد و سیستم الکترونیکی میپردازند.

7. تولید دستگاه: بعد از اطمینان از عملکرد بهینه برد، برای تولید دستگاه کامل از برد استفاده میشود، این مرحله شامل اتصال برد به قطعات دیگر دستگاه مانند صفحه نمایش، باتری، دکمه، سنسور و ... میباشد. در این مرحله تمامی تست‌های لازم برای تولید دستگاه انجام میگیرد تا اطمینان داشت که دستگاه به خوبی کار میکند و تمامی قطعات دستگاه به درستی به همدیگر متصل شده‌اند.

8. تولید انبوه: پس از تولید و تست دستگاه نمونه، تولید انبوه دستگاه صورت میگیرد یعنی دستگاه مورد نظر بصورت انبوه تولید شده و بسته بندی میگردد. این مرحله شامل تولید و بسته بندی سیستم‌های الکترونیکی برای استفاده در صنایع متعددی مانند صنایع خودرو، الکترونیک مصرفی، پزشکی، فضایی و ... میباشد.

انواع بردهای الکترونیکی و صنعتی

بردهای الکترونیکی و صنعتی به دسته‌های مختلفی تقسیم میشوند، این دسته‌ها عبارت‌اند از:

 بردهای تک لایه: بردهای تک لایه بردهایی بسیار ساده و کم‌هزینه هستند و شامل یک لایه مدار چاپی میباشند که تمای قطعات الکترونیکی بر روی آن نصب میشود. این نوع برد برای تولید دستگاه‌های الکترونیکی ساده مانند کنترل کننده‌های دما و رطوبت و سنسورها مورد استفاده قرار میگیرد.

بردهای دولایه: بردهای دو لایه دارای دو لایه مسی میباشند و برای کاربردهایی مانند ایجاد مدارات منطقی و آنالوگ، تولید دستگاه‌های مختلفی مانند دستگاه‌های ارتباطی، صوتی، تصویری و ... مورد استفاده قرار میگیرند.

بردهای چند لایه: این نوع بردها دارای سه یا بیشتر از سه لایه مسی میباشند که قطعات الکترونیکی بر روی آنها قرار میگیرند. بردهای چند لایه به علت داشتن قابلیت اتصال قطعات الکترونیکی با یکدیگر در سطوح مختلف برای تولید دستگاه‌های پیچیده مانند کامپیوترها، تجهیزات پزشکی، تجهیزات شبکه، تلفن‌های هوشمند، ماشین آلات صنعتی و ... مورد استفاده قرار میگیرند.

بردهای چند لایه با فن آوری‌های پیشرفته: این نوع بردها معمولا از فن‌آوری‌های پیشرفته‌ای مانند BGA(Ball Grid Array) و  HDI (High-Density Interconnect) استفاده میکنند و به علت داشتن قابلیت‌های پیشرفته برای کاربردهایی مانند تولید تجهیزات شبکه بسیار پیشرفته، تجهیزات ارتباطی، سیستم‌های هوشمند، ابزارهای پزشکی پیشرفته و ... بکار میروند.

بردهای ماژولار: این نوع بردها بصورت ماژولار ساخته میشوند و شامل مجموعه قابل تعویض از قطعات الکترونیکی هستند. بردهای ماژولار دارای ماژول‌هایی مانند بلوتوث، وای فای، حافظه‌های فلش میباشد. این بردها برای تولید دستگاه‌های پیچیده‌ای مانند ربات‌ها، دستگاه‌های خودران و تجهیزات ارتباطی بکار میروند.

مزایا و کاربردهای بردهای الکترونیکی و صنعتی

·  افزایش کارایی دستگاه‌های الکترونیکی و امکان فراهم کردن قابلیت کنترل دقیق و سریع برای دستگاه‌های الکترونیکی

·  کاهش هزینه‌های تولید، نگهداری و تعمیرات دستگاه‌های الکترونیکی به دلیل افزایش دقت و کارایی دستگاه‌ها

·  افزایش یافتن قابلیت اطمینان در دستگاه‌های الکترونیکی

·  کاهش مشکلات دستگاه‌های الکترونیکی مانند خرابی قطعات الکترونیکی

·  افزایش سرعت و کارایی بهتر دستگاه‌های الکترونیکی

·  قابل استفاده در کاربردهای متنوع مانند صنایع خودرو، برق، الکترونیک و ...

·  سهولت تولید و افزایش سرعت تولید دستگاه‌های الکترونیکی

· دارای پایداری و قابلیت توسعه برای ارتقاء و بهبود دستگاه‌های الکترونیکی با توجه به نیازهای جدید

· دارای پشتیبانی فنی و ارائه خدمات بهتر به کاربران