تاریخچه برد مدار چاپی: از سیم‌کشی چاپی تا PCB های مدرن

برد مدار چاپی از اختراعات اولیه رسانای تخت در سال ۱۹۰۳ به فناوری‌های فویل مسی، سوراخ‌کاری شده، چندلایه، نصب سطحی، انعطاف‌پذیر و اتصال با چگالی بالا تکامل یافت. پاول آیسلر به طور گسترده به خاطر مدار چاپی مدرن شناخته می‌شود، اما تاریخ PCB تجمعی است: مخترعان، تولید زمان جنگ، علم مواد، بسته‌بندی قطعات، اتوماسیون و استانداردهای صنعتی، همگی بردهای امروزی را شکل داده‌اند.

این تاریخچه اهمیت دارد زیرا هر پیشرفت در تولید، یک مشکل عملی را حل می‌کرد. رساناهای چاپی جایگزین سیم‌کشی‌های نقطه به نقطه‌ی ناهماهنگ شدند. سوراخ‌های آبکاری شده، سطوح مقابل و لایه‌های داخلی را به هم متصل می‌کردند. نصب سطحی، اندازه‌ی قطعات را کاهش داده و از مونتاژ خودکار پشتیبانی می‌کرد. مدارهای انعطاف‌پذیر و انعطاف‌پذیر-صلب، به قطعات الکترونیکی اجازه می‌دادند تا با محصولات متحرک، تا شده یا بسته‌بندی شده‌ی فشرده، سازگار شوند.

این راهنما از آن نقاط عطف پیروی می‌کند، برد مدار چاپی ساده را از برد مدار چاپی مونتاژ شده جدا می‌کند و جدول زمانی را به طراحی رابط کاربری امروزی متصل می‌کند. برای مثالی از نحوه‌ی ترکیب یک برد، دنباله انعطاف‌پذیر و رابط کاربری در یک محصول، به راهنمای ... مراجعه کنید. گزینه‌های اتصال سوئیچ غشایی.

تاریخچه برد مدار چاپی در یک نگاه

این تاریخ‌ها با هم همپوشانی دارند زیرا فناوری‌ها در یک سال جایگزین یکدیگر نمی‌شوند. مونتاژ از طریق سوراخ همچنان مفید است، بردهای یک طرفه هنوز تولید می‌شوند و محصولات مدرن می‌توانند PCB سفت و سخت، مدار انعطاف‌پذیر، غشای چاپی و سیم‌کشی گسسته را در همان محفظه ترکیب کنند.

برد مدار چاپی چیست؟

برد مدار چاپی یا PCB، یک ساختار عایق است که قطعات را از طریق ویژگی‌های رسانای طرح‌دار، به صورت مکانیکی پشتیبانی و به صورت الکتریکی به هم متصل می‌کند. اکثر بردهای مدرن از مسیرهای مسی، پدها، صفحات و سوراخ‌های آبکاری شده روی یا درون یک دی‌الکتریک صلب یا انعطاف‌پذیر استفاده می‌کنند. جنس دقیق مواد، ضخامت، وزن مس، پرداخت و ساختار آن به کاربرد بستگی دارد.

کلمه چاپ شده تاریخی است. برخی از فرآیندهای اولیه به معنای واقعی کلمه جوهر رسانا یا یک تصویر مقاوم در برابر حکاکی را چاپ می‌کردند. ساخت مدرن می‌تواند شامل تصویربرداری با مقاومت نوری، حکاکی مس، سوراخکاری لیزری، رسوب بدون الکترولیز، آبکاری الکتریکی، لمینیت، پوشش ماسک لحیم، چاپ راهنما، مسیریابی، آزمایش و بازرسی باشد. الگوی هادی تکمیل شده هنوز هم سیم‌کشی چاپی نامیده می‌شود، حتی زمانی که فرآیند چاپ معمولی جوهر روی کاغذ نباشد.

سه اصطلاح اغلب با هم اشتباه گرفته می‌شوند:

• برد مدار چاپی یا PWB: برد مدار چاپی لخت یا برد سیم‌کشی چاپی قبل از نصب قطعات.
• برد مدار چاپی: یک مجموعه برد مدار چاپی با قطعات الکترونیکی لحیم شده یا متصل شده به روش دیگر.
• الکترونیک چاپی: دسته وسیع‌تری که در آن مواد رسانا، مقاومتی، دی‌الکتریک یا نیمه‌رسانا ممکن است با چاپ روی زیرلایه‌های صلب یا انعطاف‌پذیر رسوب داده شوند.

 مرور کلی IEEE بر مدارهای چاپی برد مدار چاپی (PCB) را هم به عنوان پشتیبانی از قطعات و هم به عنوان ساختار توزیع سیگنال و توان توصیف می‌کند. این نقش دوگانه مکانیکی و الکتریکی توضیح می‌دهد که چرا طراحی برد را نمی‌توان از الزامات محفظه، کانکتور، حرارتی، EMC، مونتاژ و خدمات جدا کرد.

قبل از PCB مدرن: رساناهای تخت و سیم‌کشی چاپی

برد مدار چاپی (PCB) به عنوان یک اختراع جداگانه ظاهر نشد. این اختراع از تلاش‌های مکرر برای مسطح‌تر، سازمان‌یافته‌تر و آسان‌تر کردن اتصال الکتریکی نسبت به سیم‌کشی دستی، پدید آمد.

در سال ۱۹۰۳، آلبرت هانسون، مخترع آلمانی، رساناهای تختی را که بر روی مواد عایق حمل می‌شدند، توصیف کرد، از جمله ساختارهایی که اتصالات لایه‌ای را پیش‌بینی می‌کردند. ثبت اختراع ایالات متحده برای کابل برق هادی‌های تخت چندلایه را نشان می‌دهد که توسط عایق از هم جدا شده‌اند. این یک برد مدار چاپی مدرن FR-4 نبود، اما یک اصل مهم را در بر می‌گرفت: هادی‌ها می‌توانستند به صورت یک ساختار مسطح ساخته شده، چیده شوند.

در سال ۱۹۲۵، چارلز دوکاس، مخترع آمریکایی، اختراعی را برای تشکیل مدار الکتریکی با اعمال یک الگوی رسانا بر روی یک سطح نگهدارنده و ساخت فلز از طریق آبکاری الکتریکی به ثبت رساند. رهبران دستشان باز است. به صراحت چاپ یک لایه رسانا به شکل مدار را شرح می‌دهد. این یک پیوند مستند اولیه بین بازتولید گرافیکی، مواد رسانا و ساخت مدار است.

سایر مخترعان و تولیدکنندگان، فلز اسپری‌شده، رساناهای قالب‌گیری‌شده، سیم‌کشی مهرشده، زیرلایه‌های سرامیکی و روش‌های مونتاژ مرتبط را بررسی کردند. این رویکردها پاسخ‌هایی به یک مشکل صنعتی مشابه بودند: سیم‌کشی نقطه به نقطه به نیروی کار ماهر نیاز داشت، فضای اشغال می‌کرد و می‌توانست از یک مونتاژ به مونتاژ دیگر متفاوت باشد.

چه کسی برد مدار چاپی را اختراع کرد؟

پاول آیسلر بیشتر به خاطر اختراع برد مدار چاپی مدرن شناخته می‌شود. پاسخ دقیق این است که هانسون، دوکاس و دیگران مفاهیم اولیه را پایه‌گذاری کردند، در حالی که آیسلر یک فرآیند فویل مس کاربردی را توسعه داد که شباهت زیادی به تولید برد مدار چاپی تفریقی بعدی دارد.

آیسلر یک مهندس متولد اتریش بود که در بریتانیا کار می‌کرد. در طول دهه ۱۹۳۰، او سعی کرد «لانه پرنده» متراکم داخل رادیوها را که با سیم‌های دستی ساخته شده بود، با الگویی قابل تکرار از رساناها روی یک پایه عایق جایگزین کند. کار او دانش چاپ را با فویل مسی، یک تصویر مقاوم در برابر حکاکی و حذف شیمیایی فلز ناخواسته ترکیب می‌کرد.

کلید ثبت اختراع آیسلر و استرانگ در سال ۱۹۴۳ چاپ یک الگوی مقاوم روی فویل فلزی، برداشتن فویل بدون پوشش با حکاکی، و انتقال یا تثبیت الگوی رسانای باقی مانده به یک تکیه‌گاه عایق را شرح می‌دهد. اصطلاحات و مثال‌ها با یک تراولر ساخت امروزی متفاوت است، اما منطق چاپ-مقاومت-و-حکاکی قابل تشخیص است.

انتساب به سه دلیل همچنان مبهم است:

1. اختراعات اولیه، بخش‌هایی از این مفهوم را قبل از آیسلر توصیف می‌کردند.
2. سیم‌کشی چاپی از طریق کار موازی در اروپا، ایالات متحده و جاهای دیگر توسعه یافت.
3. ثبت اختراع، نمونه اولیه آزمایشگاهی، فرآیند قابل تولید و پذیرش تجاری انبوه، نقاط عطف مختلفی هستند.

برای خلاصه‌های سئو، عبارت «پاول آیسلر PCB را اختراع کرد» قابل درک است. اما برای تاریخچه فنی، عبارت «پاول آیسلر به طور گسترده به خاطر مدار چاپی مدرن شناخته می‌شود» دقیق‌تر است.

جنگ جهانی دوم و حرکت به سوی تولید

سیم‌کشی چاپی در طول جنگ جهانی دوم ارزش استراتژیک پیدا کرد، زیرا الکترونیک نظامی به مجموعه‌های فشرده و تکرارپذیر نیاز داشت که بتوان آنها را در مقادیر زیاد تولید کرد. مدارهای چاپی در برنامه‌های فیوز مجاورتی و تجهیزات مرتبط استفاده می‌شدند. اینها با هر PCB مصرفی پس از جنگ یکسان نبودند، اما کارهای زمان جنگ ثابت کرد که اتصالات الگودار می‌توانند فراتر از آزمایش‌های جداگانه عمل کنند.

این تغییر به همان اندازه که به عملکرد الکتریکی مربوط بود، به تولید نیز مربوط می‌شد. یک الگوی هادی کنترل‌شده، میزان مسیریابی دستی را کاهش داد، مونتاژها را منسجم‌تر کرد و مبنایی برای مکانیزه کردن قطعات و لحیم‌کاری ایجاد کرد. نقشه‌ها، آثار هنری، بازرسی و کنترل فرآیند بخشی از تعریف محصول شدند.

پس از جنگ، دانش به الکترونیک تجاری گسترش یافت. رادیو، تلویزیون، ابزار دقیق، مخابرات و محاسبات، تقاضا برای مدارهای تکرارپذیر را ایجاد کردند. تولیدکنندگان، ورقه‌های روکش‌دار مسی، تصویربرداری نوری، حکاکی، سوراخکاری، لحیم‌کاری و پوشش‌های محافظ را اصلاح کردند. برد به تدریج به جای یک آزمایش تولیدی ویژه، به پلتفرم عادی محصولات الکترونیکی تبدیل شد.

دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰: سوراخ‌های آبکاری شده، بردهای چندلایه و استانداردها

بردهای یک طرفه سیم‌کشی را ساده‌تر می‌کردند اما مسیریابی را محدود می‌کردند. طراحان می‌توانستند جامپر اضافه کنند یا از هر دو طرف استفاده کنند، با این حال هنوز به یک اتصال الکتریکی قابل اعتماد بین دو طرف نیاز بود. فناوری آبکاری از طریق سوراخ، این مشکل را با رسوب مواد رسانا روی دیواره سوراخ حفر شده حل کرد. یک سوراخ آبکاری شده می‌توانست به عنوان اتصال قطعه، یک ویا یا هر دو عمل کند.

وقتی سوراخ‌ها توانستند لایه‌ها را به هم متصل کنند، تولیدکنندگان می‌توانستند چندین لایه مس و دی‌الکتریک طرح‌دار را در یک برد لمینت کنند. ساخت چندلایه، تراکم مسیریابی را افزایش داد و توزیع برق و زمین را سیستماتیک‌تر کرد. همچنین خطرات خرابی جدیدی را ایجاد کرد: پوشش ضعیف دیواره سوراخ، لکه رزین، ثبت نادرست، حفره‌های لمینت و تنش حرارتی که همگی به مواد محکم‌تر و کنترل فرآیند نیاز داشتند.

این صنعت همچنین به زبان و معیارهای پذیرش مشترک نیاز داشت. در سال ۱۹۵۷، شش تولیدکننده برد مدار چاپی در ایالات متحده، موسسه مدارهای چاپی را تشکیل دادند. تاریخچه IPC کارهای اولیه انجمن در زمینه راهنمایی طراحی، آزمایش راند-رابین، آمار بازار، قابلیت لحیم‌کاری، بردهای چندلایه و اولین استانداردهای IPC را ثبت می‌کند. IPC-A-600 که اولین بار در دهه 1960 منتشر شد، به یک مرجع بصری اصلی برای پذیرش برد بدون روکش تبدیل شد.

مدارهای مجتمع این تغییرات را تسریع کردند. بسته‌هایی مانند بسته‌ی دوخطی، تعداد زیادی سیم را در یک شبکه‌ی تکرارپذیر قرار دادند و درج خودکار و طرح‌بندی PCB را ساده کردند. توابع بیشتری می‌توانستند روی یک برد قرار بگیرند، اما تعداد اتصالات افزایش یافت. طراحی PCB به یک رشته‌ی علمی تبدیل شد که شامل کتابخانه‌های قطعات، قوانین فاصله‌گذاری، برنامه‌ریزی لایه‌ها، تولید آثار هنری و بررسی طراحی برای تولید می‌شد.

از فناوری سوراخ‌کاری کامل تا فناوری نصب سطحی

فناوری سوراخ‌کاری کامل، پایه‌های قطعه را از سوراخ‌های ایجاد شده عبور داده و آنها را در طرف مقابل لحیم می‌کند. این فناوری از قطعات سرب‌دار مقاوم، نمونه‌های اولیه قابل دسترس و کانکتورها یا قطعات تغذیه‌ای که نیاز به نگهداری مکانیکی دارند، پشتیبانی می‌کند. معایب آن نیاز به سوراخ‌کاری، اشغال فضای برد و نحوه محدود کردن مسیردهی توسط پایه‌ها و سوراخ‌های قطعه در چندین لایه است.

فناوری نصب سطحی یا SMT، قطعات را روی پدهایی در سطح برد قرار می‌دهد. بسته‌های اولیه نصب سطحی در کاربردهای تخصصی ظاهر شدند و با تکامل قطعات، ماشین‌های جایگذاری، خمیر لحیم، فرآیندهای جریان مجدد، بازرسی و ابزارهای طراحی، پذیرش آنها در دهه‌های 1970 و 1980 گسترش یافت.

SMT اتصال از طریق سوراخ را منسوخ نکرد. ترانسفورماتورها، خازن‌های الکترولیتی بزرگ، ترمینال‌ها، سوئیچ‌ها و کانکتورهای دارای بار مکانیکی هنوز هم می‌توانند از اتصال از طریق سوراخ یا اتصال پرسی استفاده کنند. فناوری ترکیبی زمانی رایج است که عملکردهای الکتریکی و مکانیکی متفاوت باشند.

CAD، HDI و PCB چندلایه مدرن

طرح‌بندی‌های اولیه با استفاده از نوار، پد، فیلم و کاهش حجم عکس در مقیاس بزرگ ترسیم می‌شدند. طراحی به کمک کامپیوتر به تدریج جایگزین کارهای هنری دستی شد. طراحان می‌توانستند طرح‌های شماتیک را ثبت کنند، ردپاها را تعیین کنند، اتصالات مسیر را انجام دهند، فواصل را بررسی کنند، داده‌های تولید را تولید کنند و بردها را بدون بازسازی نمونه‌های فیزیکی اصلی اصلاح کنند.

اتوماسیون طراحی الکترونیکی با افزایش تعداد لایه‌ها، تعداد پین‌ها، نرخ کلاک و تراکم بسته‌بندی اهمیت بیشتری پیدا کرد. طراحی برد مدرن می‌تواند شامل امپدانس کنترل‌شده، جفت‌های تفاضلی، مسیرهای بازگشت، یکپارچگی توان، مسیرهای حرارتی، مسیریابی فرار اجزا، سازگاری الکترومغناطیسی، دسترسی به تست، پنل‌بندی و محدودیت‌های مونتاژ باشد. برد مدار چاپی دیگر فقط یک جایگزین سیم‌کشی نیست؛ بلکه بخشی مهندسی‌شده از عملکرد سیگنال، توان، حرارتی و مکانیکی است.

اتصال با چگالی بالا یا HDI در دهه 1990 در مقیاس تولید توسعه یافت. میکروویوهای سوراخ شده با لیزر، ویژگی‌های رسانای ریز، لایه‌بندی متوالی، ساختارهای via-in-pad و لایه‌های دی‌الکتریک نازک‌تر، امکان اتصال از بسته‌های ریز-گام را فراهم کردند. HDI امکان ساخت محصولات موبایل و محاسباتی فشرده را فراهم کرد، اما همچنین وابستگی به انتخاب دقیق مواد، ثبت، آبکاری، تصویربرداری و آزمایش قابلیت اطمینان را افزایش داد.

گزینه‌های ساخت و ساز مدرن عبارتند از:

• بردهای مدار چاپی (PCB) صلب تک لایه، دو لایه و چند لایه.
• مدارهای چاپی انعطاف‌پذیر ساخته شده با مس روی پلی‌آمید یا دی‌الکتریک انعطاف‌پذیر دیگر.
• مدارهای انعطاف‌پذیر-صلب که نواحی قطعات صلب را با بخش‌های انعطاف‌پذیر یکپارچه ترکیب می‌کنند.
• بردهای هسته فلزی و مدیریت‌شده حرارتی برای کاربردهای پخش گرما.
• لمینت‌های فرکانس بالا برای خواص و تلفات دی‌الکتریک کنترل‌شده انتخاب شده‌اند.
• ساختارهای HDI با میکروویوها و لایه‌های ساخته شده متوالی.
• سازه‌های غیرفعال یا فعال تعبیه‌شده در طرح‌های تخصصی.

«پیشرفته» لزوماً به معنای «بهتر» نیست. ساخت، بازرسی، تعمیر و ارزیابی یک برد دولایه با ویژگی‌های فراوان می‌تواند آسان‌تر از یک پشته HDI غیرضروری باشد. ساختار صحیح، ساده‌ترین ساختاری است که الزامات الکتریکی، مکانیکی، زیست‌محیطی، نظارتی، حجم و چرخه عمر را برآورده کند.

چگونه تولید PCB تکامل یافت

توالی اساسی کاهشی هنوز هم به بینش آیسلر شباهت دارد: از مسی که باید باقی بماند محافظت کنید و آنچه را که نباید باقی بماند حذف کنید. تولید مدرن کنترل‌های بسیار بیشتری را اضافه می‌کند و ممکن است مراحل کاهشی، نیمه افزایشی و افزایشی را با هم ترکیب کند.

یک جریان PCB چند لایه معمولی می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

1. بررسی مهندسی: داده‌های مربوط به انباشت، مواد، امپدانس، اندازه مته، حلقه‌های حلقوی، فاصله مسی، پنل‌بندی و تولید را بررسی کنید.
2. تصویربرداری و حکاکی لایه داخلی: الگوهای رسانا را به هسته‌های پوشیده از مس منتقل کنید، مقاومت را ایجاد کنید، مس ناخواسته را حکاکی کنید و ویژگی‌های باقی مانده را بررسی کنید.
3. لمینیت: لایه‌های داخلی را با فویل پیش‌آغشته و مس تراز کنید، سپس پشته را تحت حرارت و فشار کنترل‌شده فشار دهید.
4. حفاری: ایجاد سوراخ‌های عمیق، ساختارهای کور یا مدفون و ویژگی‌های ابزار با استفاده از فرآیندهای مکانیکی یا لیزری.
5. لایه برداری و متالیزاسیون: دیواره‌های سوراخ را آماده کنید، یک لایه رسانای اولیه را رسوب دهید و مس را برای ایجاد ضخامت مورد نیاز، آبکاری الکتریکی کنید.
6. الگوسازی و حکاکی لایه بیرونی: مسیرهای خارجی، پدها و صفحات را تعریف کنید.
7. ماسک لحیم و علامت گذاری: از مس انتخاب‌شده محافظت کنید، قطعات زمین را باز کنید و در صورت لزوم، مشخصات را اضافه کنید.
8. پرداخت سطح: برای لحیم‌کاری، عملکرد تماس یا اتصال سیم، روکش مشخص‌شده را روی پدهای نمایان اعمال کنید.
9. پروفایلینگ و بازرسی: پنل را مسیردهی یا خط‌کشی کنید، به صورت بصری و خودکار بازرسی کنید و تست الکتریکی انجام دهید.
10. مونتاژ و اعتبارسنجی: خمیر لحیم را چاپ کنید، قطعات را قرار دهید، لحیم را دوباره جریان دهید یا موج دهید، در صورت لزوم تمیز کنید، بازرسی کنید، برنامه ریزی کنید و PCBA را از نظر عملکردی آزمایش کنید.

هر بردی از هر مرحله‌ای استفاده نمی‌کند. یک برد فنولیک یک طرفه، مدار انعطاف‌پذیر، برد مس سنگین، لمینت RF، پشته انعطاف پذیر صلب یا فرآیند افزایشی مسیر خاص خود را دارد. نقشه، یادداشت‌های ساخت، پشته سازی کنترل شده، مشخصات مواد و استاندارد پذیرش قابل اجرا باید محصول را تعریف کنند، نه یک فلوچارت اینترنتی عمومی.

مدارهای PCB، FPC و PET چاپی در رابط‌های مدرن

تاریخچه PCB اکنون با رابط‌های انسان و ماشین تلاقی می‌کند. یک صفحه کلید یا پنل کنترل ممکن است از یک برد سفت و سخت با کنتاکت‌های مکانیکی یا گنبدی، یک مدار چاپی انعطاف‌پذیر مسی، یک مدار غشایی PET چاپ شده با صفحه نمایش یا یک مجموعه ترکیبی استفاده کند. روکش قابل مشاهده و کنترل کننده الکترونیکی ممکن است مشابه به نظر برسند، حتی اگر فناوری مدار زیر آنها متفاوت باشد.

 نمای کلی ساخت سوئیچ غشایی سفارشی نشان می‌دهد که چگونه گزینه‌های مبتنی بر PET، FPC و PCB چاپ‌شده می‌توانند با روکش‌ها، گنبدها، LEDها و کانکتورها ادغام شوند. اینها امکانات پیکربندی هستند، نه وعده‌ای مبنی بر اینکه یک ساختار برای هر محیطی مناسب است.

بر اساس الزامات انتخاب کنید، نه با این فرض که مس همیشه از جوهر چاپی برتر است. یک ماتریس سوئیچ ساده ممکن است از یک FPC چند لایه پیچیده سودی نبرد. برعکس، یک مدار حامل LED، قطعات با گام ریز، جریان بالاتر، امپدانس کنترل شده یا مسیریابی متراکم ممکن است از محدودیت‌های عملی یک غشای چاپی پایه فراتر رود.

 راهنمای طراحی صفحه کلید غشایی توضیح می‌دهد که چگونه مدار، روکش، عناصر لمسی، دم، محفظه و محیط باید به عنوان یک مجموعه مشخص شوند. اگر مدار روی یک صفحه پشتی نصب شده است یا با یک ساختار کنترل سفت و سخت ترکیب شده است، به جای ارزیابی برد به تنهایی، مجموعه کامل پنل سوئیچ غشایی را بررسی کنید.

آنچه جدول زمانی PCB به طراحان محصول می‌آموزد

مفیدترین درس از تاریخ PCB این نیست که فناوری جدیدتر همیشه برنده می‌شود. هر گذار از یک محدودیت پیروی می‌کرد: نیروی کار، اندازه، تعداد اتصالات، اتوماسیون، بسته‌بندی قطعات، عملکرد سیگنال، رفتار حرارتی یا شکل محصول.

هنگام انتخاب یک سازه مدرن، از همین منطق استفاده کنید:

1. نیازهای الکتریکی را تعریف کنید. ولتاژ، جریان، مقاومت کنتاکت، سرعت سیگنال، امپدانس، اتصال زمین، شیلد، LEDها و بارهای قطعات را فهرست کنید.
2. هندسه را تعریف کنید. شامل طرح کلی برد، تعداد لایه‌ها، ضخامت، نواحی خم، خروجی انتهایی، محل اتصال، ارتفاع قطعه، محل‌های نگهداری و پشتیبانی محفظه باشد.
3. محیط را تعریف کنید. دما، رطوبت، میعان، اشعه ماوراء بنفش، مواد شیمیایی شوینده، لرزش، افت، ESD، EMI، گرد و غبار و قرار گرفتن در معرض مایعات را مشخص کنید.
4. حجم تولید را تعریف کنید. تعداد نمونه اولیه، تقاضای سالانه، دفعات بازنگری، اتوماسیون، ابزارآلات و تداوم تأمین، بر فرآیند صحیح تأثیر می‌گذارند.
5. تعریف بازرسی و پذیرش نام نسخه قابل اجرا از نقشه، روش آزمایش، اندازه نمونه، معیارهای ظاهری، محدودیت‌های الکتریکی و سوابق مورد نیاز را ذکر کنید.
6. مجمع را تأیید کنید. بردها، قطعات، میان‌افزار، کانکتورها، چسب‌ها، محفظه و رابط کاربریِ مورد نیاز برای تولید انبوه را با هم آزمایش کنید.

مرتبط راهنمای کنترل کیفیت سوئیچ غشایی شامل بررسی‌های نقشه‌کشی، بازرسی مدار، هم‌ترازی، آزمایش الکتریکی، رفتار لمسی و بررسی محیطی برای رابط نهایی می‌شود. پیشرفت تاریخی از کنترل فرآیند حاصل شده است؛ احراز صلاحیت مدرن هنوز به شواهد واضح و مشخص بستگی دارد.

افسانه‌های رایج در مورد تاریخچه PCB

«یک نفر کل PCB را اختراع کرد»

آیسلر شایسته‌ی اعتبار استاندارد برای مدار چاپی مدرن است، اما اختراعات قبلی و توسعه‌ی موازی، ایده‌های اساسی را در این زمینه ارائه داده‌اند. تاریخ PCB زنجیره‌ای از اختراع، صنعتی‌سازی، مواد، تجهیزات و استانداردها است.

«چاپ‌شده یعنی مس همیشه به صورت جوهر چاپ می‌شود»

بسیاری از بردها از ماده مقاوم تصویرسازی شده و مس حکاکی شده استفاده می‌کنند. جوهر رسانای چاپی همچنان در مدارهای غشایی و الکترونیک چاپی اهمیت دارد، اما تنها فرآیند PCB نیست.

«جایگزینی نصب سطحی از طریق سوراخ»

SMT در بسیاری از مونتاژهای فشرده غالب است، در حالی که اتصال از طریق سوراخ، اتصال پرسی، لحیم کاری دستی و اتصال مکانیکی برای قطعات خاص و موارد بار مفید هستند.

«برد مدار چاپی (PCB) و برد مدار چاپی (PCBA) یکی هستند»

برد مدار چاپی (PCB) ساختار اتصال لخت است. برد مدار چاپی (PCBA) شامل اجزای نصب شده و اتصالات لحیم کاری است. عیوب ساخت و عیوب مونتاژ نیاز به شواهد بازرسی متفاوتی دارند.

«لایه‌های بیشتر به معنای تخته بهتر است»

لایه‌های اضافی می‌توانند مسیریابی، صفحات، محافظ و تراکم را بهبود بخشند، اما هزینه و پیچیدگی فرآیند را افزایش می‌دهند. تعداد لایه‌ها باید از طراحی پیروی کند، نه اینکه به عنوان نشان کیفیت عمل کند.

سوالات متداول

برد مدار چاپی چه زمانی اختراع شد؟

هیچ تاریخ واحد و غیرقابل انکاری وجود ندارد. آلبرت هانسون در سال ۱۹۰۳ رساناهای تخت لایه‌ای را توصیف کرد، چارلز دوکاس در سال ۱۹۲۵ مدارهای چاپی و آبکاری شده را به ثبت رساند، و پاول آیسلر مدار چاپی مدرن کاربردی را در دهه ۱۹۳۰ توسعه داد و درخواست‌های ثبت اختراع کلیدی بریتانیا را در سال ۱۹۴۳ ثبت کرد.

چه کسی برد مدار چاپی را اختراع کرد؟

پاول آیسلر به عنوان مخترع PCB مدرن شناخته می‌شود، زیرا کارهای فویل، رزیست و حکاکی او از نزدیک تولیدات بعدی را پیش‌بینی کرد. مخترعان قبلی، از جمله آلبرت هانسون و چارلز دوکاس، مفاهیم مهم پیش‌ساز را ارائه دادند.

چرا بردهای مدار چاپی اختراع شدند؟

آنها سیم‌کشی نقطه به نقطه حجیم و پرزحمت را کاهش دادند و اتصالات الکتریکی را فشرده‌تر، سازگارتر و مناسب‌تر برای تولید تکرارپذیر ساختند. پیشرفت‌های بعدی، تراکم مسیریابی، مونتاژ خودکار و پشتیبانی از اجزای کوچکتر را افزایش داد.

اولین PCB برای چه چیزی استفاده شد؟

آیسلر مدار چاپی را در تجهیزات رادیویی به نمایش گذاشت. سیم‌کشی چاپی بعداً در مقیاس بزرگ برای لوازم الکترونیکی زمان جنگ، از جمله کاربردهای فیوز مجاورتی، قبل از گسترش به محصولات تجاری پس از جنگ، تولید شد.

چه زمانی PCB ها در لوازم الکترونیکی مصرفی رایج شدند؟

پذیرش این فناوری در طول دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، همزمان با بهبود مواد اولیه و تولید انبوه توسط تولیدکنندگان رادیو، تلویزیون، ابزار دقیق و کامپیوتر، گسترش یافت. زمان‌بندی این امر بسته به محصول، شرکت، کشور و ساختار هزینه متفاوت بود.

فناوری نصب سطحی از چه زمانی محبوب شد؟

نصب سطحی زودتر در کاربردهای تخصصی ظاهر شد، در دهه 1970 به صورت تجاری گسترش یافت و در دهه 1980 با تکامل قطعات، تجهیزات جایگذاری، خمیر لحیم، جریان مجدد، بازرسی و CAD، در الکترونیک با حجم بالا به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت.

تفاوت بین PCB، PWB و PCBA چیست؟

PCB و PWB معمولاً به برد لخت یا ساختار سیم‌کشی چاپی اشاره دارند. PCBA به برد مونتاژ شده با قطعات نصب شده اشاره دارد. اصطلاحات دقیق می‌تواند بسته به شرکت و استاندارد متفاوت باشد، بنابراین اسناد خرید باید وضعیت تحویل مورد نیاز را تعریف کنند.

آیا مدارهای چاپی انعطاف‌پذیر، PCB هستند؟

بله. یک مدار چاپی انعطاف‌پذیر از هادی‌های طرح‌دار روی یک دی‌الکتریک انعطاف‌پذیر استفاده می‌کند و به خانواده مدار چاپی تعلق دارد. این برد از نظر مواد، رفتار خمش، تکیه‌گاه، نواحی اجزا و کنترل‌های تولید با یک برد مدار چاپی صلب متفاوت است.

آیا سوئیچ غشایی می‌تواند از PCB استفاده کند؟

بله. یک رابط غشایی می‌تواند به یک PCB جداگانه متصل شود یا یک PCB سفت و سخت یا FPC مسی را به عنوان لایه مدار خود در خود جای دهد. همچنین ممکن است از جوهر رسانای چاپ شده روی PET استفاده کند. ساختار را از بین بار الکتریکی، هندسه، اجزا، محیط، حجم و نیازهای اعتبارسنجی انتخاب کنید.

بررسی پروژه

Durakeypad یک تولیدکننده سوئیچ غشایی سفارشی و تامین کننده صفحه کلید غشایی پشتیبانی از پروژه‌های رابط OEM که ممکن است ترکیبی از PCB، FPC، مدار غشایی چاپی، روکش گرافیکی، کانکتور یا پنل پشتی باشند. برای بررسی ساختار عملی و قیمت، نقشه و الزامات درخواست خود را برای Durakeypad ارسال کنیدشامل طرح هنری، ابعاد، شماتیک یا پین‌اوت مدار، مواد، محیط عملیاتی، میزان قرارگیری در معرض تمیزکاری، الزامات اعتبارسنجی، تعداد نمونه اولیه و پیش‌بینی تولید.