مدارات چاپی

مدارات چاپی

باپیشرفت علم الکترونیک وساخته شدن مدارات پیچیده الکترونیکی به علت اشکالاتی که در تولید مدارات به طریقه سیم کشی ایجاد گردید ساختن مدارات به صورت چاپی رایج شد. در یک مدار چاپی عناصر بر روی یک طرف فیبر قرار گرفته و عبور جریان از لایه نازک مس طرف دیگر فیبر انجام می پذیرد.تولید مدارات از این طریق باعث کوچک شدن حجم مدار و همچنین باعث رعایت فواصل خطوط عبور جریان از یکدیگر وایجاد خاصیت خازنی کمتر میگردد.
در زیرمزیتهایی که باعث رایج شدن مدارهای چاپی به جای مدارهای سیم کشی گردید : آورده شده است.
      1  -   در مدار چاپی از شلوغ شدن اتصالات و سیم کشی ها جلوگیری میشود.
      2-     در مدار چاپی اندازه مدارات کوچک میشود.
      3 -    تعمیر و دنبال کردن عیب در مدار چاپی به سهولت انجام می گیرد.
      4  -   مونتاژ در مدار چاپی سریع و اسان انجام گرفته ومقرون به صرفه میباشد.
      5-     تکثیر وتولید زیاد به طریقه مدار چاپی آسان تر است.

مزیتهای فوق باعث گردید که تمام کارخانجات درتولید و تکثیر لوازم الکترونیکی از روش مدار چاپی استفاده نمایند. برای تولید مدارات چاپی جداول و استانداردههایی از طرف کارخانه جات سازنده عناصر در مورد اندازه حقیقی و شکل ظاهری المانها انتشار می یابد که طراحی مدار چاپی باید با در نظر گرفتن جداول و استانداردهای مزبور انجام گیرد.

برای تبدیل یک مدار الکترونیکی به مدار چاپی روشهای مختلفی وجود دارد که مراحل زیر در تمام روشها مشابه می باشد.
1- چسباندن ورقه نازک مس روی فیبر عایق ( مرحله ساخت فیبر مدار چاپی ).
2- طراحی مدار با در نظر گرفتن اندازه حقیقی و استانداردهای موجود در طراحی مدار چاپی.
3- استفاده از روشهای رایج در انتقال مدار روی فیبر وترسم مدار به وسیله عنصر مقاوم در برابر اسید (مانند مازیک ضد آب )
4- قرار دادن فیبر در داخل اسید و از بین بردن مسهای که عنصر مقاوم روی آن رسم نگردیده است.
5- تمیز کردن فیبر وسوراخ نمودن آن .
6- لحیم کاری عناصر بر روی فیبر.

به طوریکه قبلآ گفته شد مراحل فوق باید با در نظر گرفتن استانداردههای موجود انجام پذیرد. اکنون به بررسی استانداردهای مختلف طراحی وتولید مدار چاپی می پردازیم.
الف-   استاندارد فیبر مدار چاپی :
فیبرهای مدار چاپی به دو صورت کلی ساخته میشوند که شامل فیبر یک لایه و دولایه میباشد. در فیبرهای یک لایه در یک طرف فیبرعایق  لایه مس وجود دارد وارتباط بین پایه های عناصر وهدایت جریان تنها در یک طرف انجام می گیرد و المانها در طرف دیگر قرار می گیرند. در طراحی مدار چاپی روی فیبر یک لایه باید ارتباط پایه ها را تنها در یک طرف در نظر گرفت و مدار را طراحی نمود.
در فیبرهای دو لایه در دو طرف فیبرلایه مس وجود دارد و میتوان برای ارتباط پایه عناصر از دو طرف فیبر استفاده نمود. فیبرهای دو لایه برای مدارهای با ارتباط زیاد و حجم کم استفاده میشود و در طراحی مدار چاپی ارتباط  پایه ها در دو طرف در نظر گرفته می شود.
فیبرهای یک لایه ودو لایه از نظر جنس فیبر مختلف میباشند و هر کدام از فیبرها مشخصات خاص خود را دارند.
فیبرها از نظر نوع جنس به دو بخش فیبر فنلی و فیبر فایبرگلاس تقسیم بندی می شوند.

فیبر فنلی : از ترکیب لایه های کاغذ در محلول فنل ساخته میشود ورایج ترین نوع فیبر مدار چاپی می باشد.
این فیبر به علت قیمت ارزان آن در تولید اغلب دستگاههای تجاری بکار میرود ودر مقابل حرارت مقاومت زیادی ندارد. به این سبب در دستگاههای حساس وگرانقیمت استفاده نمی شود.
فیبر فایبر گلاس : این فیبر دارای چند نوع مختلف میباشد و از ترکیب فشرده الیاف پشم شیشه در محلول چسب های مختلف مانند  اپوکسی ساخته میشود . این نوع فیبر تحمل حرارت زیاد را داشته واز نظر استحکام نیز مقاوم تر از نوع فنلی می باشد. کار کردن با این فیبر ساده میباشد زیرا ارتباط پایه های عناصر از پشت فیبر دیده میشود و بررسی مدار هنگام تعمیر آسانتر انجام میگیرد.
به علت گران بودن این فیبر در دستگاههای گرانقیمت وحساس از آن استفاده میشود.

فیبرها در ضخامتهای  1mm ,2mm,3mm ساخته شده اند وبصورت استاندارد عرضه میگردند.
لایه های مس چسپانده شده روی فیبر مدار چاپی نیز دارای مشخصات واستانداردهایی میباشد. ضخامت لایه مس وصل شده بر روی فیبر معمولآ 25 و50 و75 میکرو متر استفاده میشود.

ب- استاندارد طراحی مدار چاپی :
تبدیل یک نقشه الکترونیکی به نقشه مدار چاپی باید طبق استانداردهای موجود ورعایت مسائلی انجام پذیرد.یک نقشه الکترونیکی میتواند در هر اندازه و شکلی کشیده شود اما مدار چاپی باید طوری تهیه شود که در آن استاندارد واصول مدار چاپی و اندازه حقیقی المانها در نظر گرفته شود. طراحی مدار چاپی باید با رعایت فواصل پایه ها وحجم المانها متناسب با اندازه حقیقی انجام پذیرد. مثلآ اگر بخواهیم یک مقاومت 2 وات را به طور افقی در فیبر قرار دهیم ب علت اینکه فاصله بین دو پایه آن 17میلی متر است باید در طراحی مدار چاپی نیز حداقل 17 میلی متر  فاصله بین دو پایه در نظر بگیریم.
برای طراحی مدار چاپی از طرف کارخانه سازنده عناصر جداول واستانداردهائی در مورد پایه مقاومتها و دیودها وترانزیستور وآی سی وغیره منتشر میگردد که طراحی مدار چاپی بر مبنای این جدولها انجام می پذیرد.
علاوه بر رعایت اندازه المانها نکات دیگری نیز باید در طراحی مدار چاپی در نظر گرفته شود.

در زیر مهمترین نکاتی که باید در طراحی مدار چاپی رعایت شود آورده شده است.

1- نقشه الکترونیکی بصورتی به نقشه مدار چاپی تبدیل شود که ورودیها در یک طرف وخروجیها در طرف دیگر قرار گیرند.
2- عناصر حرارتی مانند مقاومتها و ترانزیستورها ی پر وات کنار المانهای حساس به حرارت مانند دیودها وترانزیستورهای کوچک قرار نگیرند .
3- المانها به صورتی در مدار قرار گیرند که هنگام تعمیر به راحتی بتوان آنها را در آورد وتعویض نمود.
4- در نظر گرفتن مکانهای که در نقشه الکترونیکی در نظر گرفته نمیشود مانند رادیاتورها و جای پیچ وغیره...
5- در مدار های فرکانس بالا تا جای که امکان دارد فاصله ها کوتاهتر وپایه المانها هم کوتاهتر باشد.
6- پهنای خطوط ارتباط باید متناسب با جریان عبوری و مقاومت ایجاد شده باشد.ولتاژ وصل شده به مدار چاپی باید با در نظر گرفتن استانداردهای موجود انجام پذیرد. حداقل فاصله بین دو خط ارتباط متناسب با تغییر ولتاژ مدار تغییر مینماید. در صورتیکه فاصله خطوط  با در نظر گرفتن ولتاژ مدار از حد مجاز کمتر شود باعث ایجادجرقه یا ارتباط بین دو خط میگردد .