راهنمای کامل سفارش PCB از فایل طراحی تا تحویل برد

امیدوارم تا اینجا آموزش‌هامون حسابی به کارت اومده باشن و کلی چیز کاربردی درباره الکترونیک و طراحی مدار یاد گرفته باشی. حالا وقتشه بریم سراغ یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین بخش‌های دنیای الکترونیک؛ یعنی سفارش PCB و تبدیل فایل طراحی مدار به یک برد واقعی و قابل استفاده.

اگه تا حالا مدار الکترونیکی طراحی کرده باشی، احتمالاً می‌دونی که بعد از طراحی شماتیک و PCB، یه سؤال مهم مطرح می‌شه: حالا چطور این برد رو تولید کنیم؟

اینجاست که موضوع سفارش PCB اهمیت پیدا می‌کنه.

توی این مقاله قراره قدم‌به‌قدم با هم پیش بریم و ببینیم برای سفارش PCB آنلاین دقیقاً چه مراحلی رو باید طی کنیم، چه فایل‌هایی برای تولید PCB نیاز داریم، موقع ثبت سفارش باید به چه نکاتی توجه کنیم و چطور مطمئن بشیم بردی که تحویل می‌گیریم، دقیقاً مطابق طراحی ما ساخته شده.

هدفمون اینه که حتی اگه اولین باره می‌خوای برد مدار چاپی سفارش بدی، بعد از خوندن این مقاله بدونی از کجا شروع کنی و چه اطلاعاتی رو باید در اختیار شرکت تولیدکننده قرار بدی.

پس اگه آماده‌ای، بریم سراغ مراحل تولید PCB از صفر تا صد.

PCB چیست

PCB مخفف Printed Circuit Board است که در فارسی بهش برد مدار چاپی می‌گیم، بستریه که قطعات الکترونیکی روی اون قرار می‌گیرن و ارتباط الکتریکی بین قطعات از طریق مسیرهای مسی روی برد انجام می‌شه.

اگه تا حالا با مدارهای آزمایشی مثل بردبورد کار کرده باشی، احتمالاً متوجه شدی که برای پروژه‌های ساده، بردبورد خیلی کاربردیه؛ اما وقتی پروژه بزرگ‌تر و حرفه‌ای‌تر می‌شه، استفاده از سیم‌های زیاد، اتصالات موقت و بردبورد دیگه خیلی منطقی نیست.

به زبان ساده، PCB همون چیزیه که طراحی الکترونیکی ما رو از یک فایل کامپیوتری به یک برد مدار چاپی واقعی تبدیل می‌کنه.

مراحل سفارش PCB از طراحی تا تحویل

فرآیند سفارش PCB در نگاه اول شاید کمی پیچیده به نظر برسه، ولی اگر مراحل رو به چند بخش تقسیم کنیم، خیلی راحت قابل انجامه.

به‌طور کلی مسیر تولید PCB به شکل زیره:

طراحی مدار → طراحی PCB → بررسی نهایی → خروجی گرفتن فایل‌های تولید → ثبت سفارش → دیگه از این مرحله میسپاری به ما، کمتر از 1 هفته مدار دستت میرسونیم. حالا بیایم هر کدوم از این مراحل رو با هم بررسی کنیم.

طراحی شماتیک مدار

قبل از اینکه بخوای PCB سفارش بدی، باید مدار الکترونیکی خودت رو طراحی کرده باشی.

در این مرحله مشخص می‌کنی که چه قطعاتی در مدار استفاده می‌شه و هر قطعه چطور به قطعه دیگه متصل می‌شه.

برای مثال ممکنه مدار شما شامل این قطعات باشه:

میکروکنترلر
مقاومت
خازن
دیود
رگولاتور
کانکتور
سنسور
LED
آی‌سی درایور موتور

برای طراحی شماتیک می‌تونی از نرم‌افزارهایی مثل KiCad، آلتیوم دیزاینر ، پرتئوس و نرم‌افزارهای مشابه استفاده کنی.

نکته مهم اینه که قبل از رفتن سراغ طراحی PCB، باید شماتیک رو با دقت بررسی کنی.

چون یک اشتباه کوچک در شماتیک می‌تونه در نهایت باعث بشه PCB هم اشتباه طراحی بشه.

دقت کن که اگر با سه تا نرم افزاری که معرفی کردم کارکنی ربات افزار به راحتی میتونه برات pcb تولید کنه و با هر کدوم طراحی کنی یک نمونه شبیه عکس زیر میشه .

طراحی برد PCB

بعد از اینکه شماتیک آماده شد، نوبت طراحی خود برد می‌رسه.

اینجا دیگه باید مشخص کنی قطعات دقیقاً کجا قرار بگیرن و مسیرهای مسی چطور بین اون‌ها کشیده بشن.

در این مرحله موارد مختلفی اهمیت پیدا می‌کنن؛ مثلاً:

ابعاد برد
تعداد لایه‌ها
ضخامت PCB
عرض مسیرهای مسی
فاصله بین مسیرها
محل قرارگیری قطعات
محل سوراخ‌ها
نوع کانکتورها
قطر سوراخ‌ها
محل برش برد
محل قرارگیری نوشته‌ها و علائم

اگر پروژه ساده‌ای داری، احتمالاً یک PCB یک لایه یا PCB دولایه می‌تونه نیازت رو برطرف کنه.

اما در مدارهای پیچیده‌تر ممکنه به PCBهای چندلایه نیاز داشته باشی.

تعداد لایه‌های PCB یعنی چی؟

یکی از مشخصات مهم هنگام سفارش PCB تعداد لایه‌های برده.

PCB می‌تونه به شکل‌های مختلفی ساخته بشه؛ مثلاً:

PCB تک‌لایه
PCB دو لایه
PCB چهار لایه
PCB شش لایه
حتی تعداد لایه‌های بیشتر

در PCB دو لایه، معمولاً مسیرهای مسی در دو طرف برد قرار می‌گیرن.

اما در PCBهای چندلایه، چندین لایه مسی در ساختار داخلی برد قرار می‌گیره.

هرچی مدار پیچیده‌تر بشه، استفاده از لایه‌های بیشتر می‌تونه آزادی بیشتری برای مسیریابی و طراحی فراهم کنه.

البته افزایش تعداد لایه‌ها معمولاً روی هزینه تولید هم تأثیر می‌ذاره. تو ایران بهتر مدارت یک لایه یا مدار دو لایه طراحی کنی.

پس هنگام سفارش PCB بهتره تعداد لایه‌ها رو متناسب با نیاز واقعی پروژه انتخاب کنی.

بررسی قوانین طراحی PCB

یکی از مهم‌ترین کارهایی که قبل از ثبت سفارش باید انجام بدی، بررسی قوانین طراحی یا همون Design Rule Check هست.

نرم‌افزارهای طراحی PCB معمولاً امکاناتی برای بررسی خطاهای طراحی دارن. ما پیشنهادمون برنامه التیوم دیزاینر که این قوانین به صورت جزئی قابل ویرایش است.

این بررسی می‌تونه مواردی مثل این‌ها رو پیدا کنه:

اتصال کوتاه
مسیرهای متصل‌نشده
فاصله نامناسب بین مسیرها
سوراخ‌های نامناسب
خطاهای Footprint
مشکلات مربوط به Clearance
مسیرهای ناقص
مشکلات مربوط به اندازه برد

این مرحله رو دست‌کم نگیر.

خیلی بهتره قبل از اینکه فایل رو برای تولید PCB بفرستی، تا جای ممکن خطاهای طراحی رو پیدا و اصلاح کنی.

خروجی گرفتن فایل‌های تولید PCB

خب، حالا مدار طراحی شده و PCB هم آماده است. اما یک سؤال مهم داریم:

کارخانه از روی فایل پروژه ما چطور باید برد رو تولید کنه؟ اینجاست که فایل‌های تولید PCB وارد ماجرا می‌شن. یکی از مهم‌ترین فرمت‌هایی که در صنعت PCB استفاده می‌شه، PCB که خروجی برنامه التیوم دیزاینرهست. برای تولید بدون دردستر بهتری که از این نرم افزار استفاده بشه البته ربات افزار فایل های پروتئوس و برنامه KIcad تولید میکنه.

سفارش PCB

حالا رسیدیم به یکی از مهم‌ترین بخش‌های خرید PCB. هنگام ثبت سفارش، معمولاً باید مشخصات مختلفی برای برد انتخاب کنی.

بسته به تولیدکننده، گزینه‌ها می‌تونن متفاوت باشن، اما معمولاً مواردی مثل این‌ها اهمیت دارند که هر کدام به صورت مجزا توضیح خواهم داد:

تعداد لایه و نوع برد

بسته به طراحی که انجام دادین موقع سفارش در سایت ربات افزار شما گزینه مثل استخوانی ، المینیوم ، فایبر گلاس دارید که با این موارد مدار هایی با یک لایه تولید میشود و هر کدام مناسب پروژه های مختلفی هست مثلا :

فیبر استخوانی مناسب پروژه های ارزون قیمت و کوچیک برای تست معمولا استفاده میشود.

فیبر المنیوم مناسب پروژه هایی که نیاز به خنک شد مدار دارد مثل لامپ های LED یا هر پروژه ای که تبادل دمایی نیاز دارد.

فیبر فایبر گلاس مناسب پروژه های که نمونه سازی نیاز داره و با کیفیت بیشتر و زیبایی بیشتر برای ارائه به کار فرما استفاده میشود.

در بخش فیبر های دو لایه و مدار های متالیزه همه جنس ها از فایبر گلاس است و نوع دیگری وجود ندارد که ربات افزار دو نوع ختلف متالیزه تولید میکند : متالیزه معمولی و متالیزه راجرز یا تفلون که برای مدار های مخابراتی از نوع راجرز باید استفاده شود .

ضخامت برد

باید اطلاع داشته باشید که فیبر با جنس استخوانی ضخامت ثابتی دارد که 1.6 میلی متر از و همچنین راجرز در دو سایز 0.5 و 0.8 میلی متر و آلمینیوم با ضخامت 0.9 و 1 میلیمتر قابل تولید است. ولی فیبر های فایبر گلاس در ربات افزار از ضخامت های 0.25 میلیمتر تا 2.4 میلیمتر قابل تولید است .

رنگ برد یا Solder Mask

سولدر یا رنگ برد یا چاپ سبز مدارکه بعضی ها از این کلمه استفاده میکنند برای مونتاژ pcb بسیار مهم و کاربری باعث میشه موقع مونتاژ بقیه قسمت هایی که نیاز نیست زیر لایه ای از رنگ بمونه و قلع نگیره تا اتصال کوتاه پیش نیاد . همچنین از رنگ ها مثل سبز پاستلی ، قرمز ، مشکی ، آبی ، سفید، زرد و بنفش باعث زیبا تر شدن کارمیشه که همه این رنگ ها در ربات افزار موجود است .

رنگ مارکاژ یا Silkscreen

رنگ مارکاژ یا Silkscreen یا راهنما مدارکه بعضی ها از این کلمه استفاده میکنند برای مونتاژ pcb بسیار مهم و کاربری باعث میشه موقع مونتاژ و چیدن قطعات به راحتی این موضوع انجام شود . همچنین از رنگ ها مثل سبز پاستلی ، قرمز ، مشکی ، آبی ، سفید ، زرد و بنفش باعث زیبا تر شدن کارمیشه که همه این رنگ ها در ربات افزار موجود است .

ضخامت مس یا مقدار مس روی لایه‌ها

یکی از مواردی که هنگام سفارش PCB ممکنه باهاش روبه‌رو بشی، ضخامت مسه. ضخامت مس روی ظرفیت عبور جریان مسیرها تأثیر داره.

مثلاً اگر یک مسیر قرار باشه جریان نسبتاً زیادی رو عبور بده، باید عرض مسیر و مشخصات مس رو با توجه به جریان موردنیاز طراحی کنی.

پس قبل از تولید PCB، فقط به ظاهر برد توجه نکن. مشخصات الکتریکی مسیرها هم اهمیت زیادی دارن. به‌خصوص اگر با مدارهای قدرت، موتور، منابع تغذیه یا جریان‌های بالا کار می‌کنی.

نوع پوشش سطح پدها

یکی از مواردی که هنگام سفارش PCB ممکنه باهاش روبه‌رو بشی،نوع پوشش نهایی برد اینکه در نهایت pcb که سفارش میده در نهایت موقع تحویل پد ها چه پوششی داشته باشه که در ربات افزار چندین نوع پوشش نهایی داریم . البته در نظر داشته باشید که برد بدون سولدر فقط با دو نوع مس و قلع میباشد و برد ها های با سولدر با نوع پوشش نهایی زیر قابل سفارش است.

مس
قلع
نقره
طلا

برای سفارش PCB چه فایلی ارسال کنیم؟

اگر بخوای یک جواب کوتاه و کاربردی داشته باشیم:

بهترین کار اینه که فایل‌های تولید استاندارد پروژه، معمولاً pcb و خروجی خود التیوم که فرمت مورد قبول تولیدکننده آماده کنی.

البته هر سرویس تولید PCB ممکنه فرمت یا فایل‌های اضافی خاص خودش رو درخواست کنه.

بنابراین همیشه مشخصات و راهنمای همان تولیدکننده رو بررسی کن.

اگر از KiCad، Altium یا EasyEDA استفاده می‌کنی، قبل از خروجی گرفتن حتماً تنظیمات مربوط به تولیدکننده PCB رو بررسی کن.

اشتباهات رایج هنگام سفارش PCB

حالا بریم سراغ چند اشتباه رایج که ممکنه باعث دردسر بشن.

اشتباه در ابعاد برد

گاهی طراحی در نرم‌افزار درست انجام شده، اما در سفارش مشخصات اشتباهی وارد می‌شه.

ابعاد رو دوباره بررسی کن.

انتخاب اشتباه تعداد لایه‌ها ونوع مدار

اگر PCB طراحی‌شده دو لایه باشه ولی سفارش رو یک لایه ثبت کنی، طبیعتاً تولیدکننده نمی‌تونه همون طراحی رو تولید کنه.

چگونه هزینه سفارش PCB را کاهش دهیم؟

یکی از سؤال‌های مهمی که معمولاً موقع سفارش مطرح می‌شه اینه چند نکته می‌تونه کمک‌کننده باشه.
تعداد مناسب سفارش بده ، در بسیاری از شرایط، قیمت هر برد با افزایش تعداد می‌تونه کاهش پیدا کنه.
طراحی رو بهینه کن ، اگر نیازی به PCB چندلایه نداری، استفاده از لایه‌های بیشتر می‌تونه هزینه رو افزایش بده.
مشخصات غیرضروری انتخاب نکن ، رنگ، ضخامت مس، نوع Surface Finish و سایر گزینه‌ها رو بر اساس نیاز واقعی پروژه انتخاب کن.
ابعاد PCB رو منطقی انتخاب کن ، برد بزرگ‌تر معمولاً مواد بیشتری مصرف می‌کنه. البته کوچک کردن بیش از حد برد هم می‌تونه طراحی و مونتاژ رو سخت‌تر کنه. پس هدف، بهینه‌سازیه؛ نه صرفاً کوچک کردن برد.

سفارش PCB برای تولید محصول
اگر پروژه‌ات فقط یک نمونه آزمایشی نیست و قصد داری محصول واقعی تولید کنی، اهمیت PCB چند برابر می‌شه. در این مرحله باید علاوه بر عملکرد الکتریکی، به مواردی مثل موارد زیر هم توجه کنی.
قابلیت تولید
هزینه تمام‌شده
مونتاژ
تست
تعمیرپذیری
ابعاد
کیفیت
تأمین قطعات
اینجاست که طراحی PCB از یک کار صرفاً الکترونیکی، تبدیل به بخشی از فرآیند طراحی محصول می‌شه.
وقتی PCB به دستت رسید هم سریع قطعات رو روی برد لحیم نکن!
اول برد رو بررسی کن. بعد از بررسی اولیه، می‌تونی سراغ مونتاژ و تست مدار بری. بهتره ابتدا مواردی مثل این‌ها رو چک کنی:
اتصال کوتاه بین خطوط تغذیه وجود نداشته باشه.
ظاهر مسیرها درست باشه.
سوراخ‌ها و Padها سالم باشن.
ابعاد برد درست باشه.
کانکتورها و قطعات با Footprint هماهنگ باشن.

جمع‌بندی

خب، رسیدیم به آخر این آموزش. همون‌طور که دیدی، سفارش PCB فقط این نیست که فایل طراحی رو آپلود کنیم و منتظر بمونیم برد به دستمون برسه.

برای اینکه یک PCB درست و بدون دردسر تحویل بگیری، باید مسیر رو از طراحی شماتیک شروع کنی، PCB رو با دقت طراحی کنی، خطاهای طراحی رو بررسی کنی، بعد از اون می‌تونی با انتخاب مشخصات مناسب، فرآیند سفارش PCB آنلاین رو انجام بدی و بردت رو برای تولید ارسال کنی.

اگر اولین باره که می‌خوای خرید PCB انجام بدی، نگران نباش. بعد از یکی دو پروژه، این فرآیند خیلی برات ساده‌تر می‌شه. از یک مدار ساده شروع کن، PCB رو طراحی کن، فایل‌های تولید رو بساز و در نهایت ببین چطور یک طراحی روی کامپیوتر تبدیل به یکبرد مدار چاپی واقعی می‌شه.و این دقیقاً یکی از جذاب‌ترین قسمت‌های دنیای الکترونیکه؛ اینکه چیزی رو خودت طراحی کنی و چند روز بعد نسخه واقعی اون رو توی دستت بگیری!

پس اگه پروژه الکترونیکی داری که مدت‌هاست روی بردبورد مونده، شاید وقتشه یه قدم جلوتر بری و اولین تولید PCB خودت رو تجربه کنی و سفارشتو همین الان ثبت کنی .

آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
_______ _______

hadi rahmati

همیشه آرزو داشتم یک بستری در ایران فراهم بشه که بچه ها بتوانند تولید کردن بیاموزند و تولید برای همه آسون تر کنه آن آرزو، اکنون، “ربات افزار” نام دارد. ‫‫بعد از سال‌ها به این نتیجه رسیدم که خودم باید دست بکار بشم و امروز برای همه ربات افزار ، یک ماشین تبدیل رویا به واقعیت است.

مشاهده تمام نوشته های hadi rahmati