چاپ فیبر مدار چاپی فلکسیبل و کاربرد فیبر Flexible

برد مدار چاپی فلکسیبل یکی از بردهای الکترونیکی که دارای هسته انعطاف‌پذیر است. ساخت برد مدار چاپی فلکسیبل هم سخت است و هم آسات است. فیبر فلکسیبل کاربردهای فراوانی دارد. حتی ممکن است در بخشی از کیپد ها، موبایل‌های هوشمند، و تلویزیون دیده باشید. در بخشی هایی که نیاز است جریان الکترونیکی انتقال داده شود و فضا بسیار محدود است از فیبر مدار چاپی فلکسیبل استفاده می‌شود.

کاربرد برد مدار چاپی فلکسیبل چیست؟

هسته فیبر های انعطاف‌پذیر بسیار نازک است. به‌طوری‌که از طلق بسیار نازک‌تر است و روی هسته فیبر فلکسیبل یک‌لایه مس وجود دارد. نحوه ساخت و چاپ PCB روی فیبر فلکسیبل مانند سایر فیبر ها است. فیبر های فلکسیبل به دودسته تقسیم می‌شود:

1. فیبر فلکسیبل عادی: درواقع در ساخت مدارها و کیپد های پلی کربنات کاربرد زیادی دارند.
2. فیبر فلکسیبل نسوز: به‌عنوان‌مثال در فلت موبایل و LCD های موبایل کاربرد دارد.

مدل اول که در توپ فلاشر استفاده‌شده است در مقابل مونتاژ و گرما بسیار حساس است و سریع می‌سوزد. اما، مدل دوم در مقابل مونتاژ و گرما واکنش نشان نمی‌دهد.

مفتخر هستیم برای اولین بار در ایران نحوه چاپ فیبر فلکسیبل را به شما عزیزان آموزش داده ایم. ساخت و چاپ فیبر مدار چاپی فلکسیبل باید با لامینت حساس به نور انجام شود. فیبر مدار چاپی که در آموزش استفاده شده است، مدل  فیبر فلکسیبل عادی است و قطعاً در برابر گرما واکنش خوبی ندارد.

در فیبر فلکسیبل نسوز هم نمی‌توان با روش چاپ برد با اتو، برد الکترونیکی را چاپ کنید.

مزایای برد مدار چاپی فلکسیبل

فیبر مدار چاپی فلکسیبل بسیار کاربرد دارد اما کاربرد اصلی فیبر فلکسیبل Flexible در کیپد ها، صفحه‌کلیدهای پلی کربنات است. کاربردهای دیگر فیبر مدار چاپی فلکسیبل در ال سی دی ها، تلویزیون‌ها، فلت بردهای موبایل و اتصال چند برد به یکدیگر است. مزیت خوب دیگری که فیبر فلکسیبل دارد انعطاف‌پذیر بودن آن است و مانند فیبر مدار چاپی استخوانی و فایبرگلاس تخت و محکم نمی‌باشد.

دو نمونه از استفاده های فیبر مدار چاپی فلکسیبل

1- اگر جعبه ای دارید گرد است و یا از لوله برای پروژه خود می‌خواهید استفاده کنید میتوان از فیبر مدار چاپی فلکسیبل که دارای خاصیت انعطاف‌پذیری دارد استفاده کنید تا فضای کمتری اشغال شود.

2- برای القا کردن ولتاژ بهترین گزینه است. چون، هسته خیلی ضخیمی ندارد و به‌راحتی ولتاژ به اشیاء دیگر القا می‌شود.

آماده‌سازی فایل‌ها برای چاپ

قبل از اینکه برد اصلی را چاپ کنیم باید اطلاعاتی را برای چاپ برد داشته باشیم. این اطلاعات شامل فایل‌های پروژه، آموزش نگاتیو کردن PCB و لوازم موردنیاز می‌شود.

فایل‌های توپ فلاشر

فایل PCB در اختیار شما قرارگرفته است تا شما از برد الکترونیکی خروجی بگیرید، فرمت فایل .PcbDoc است. می‌توانید فایل زیر را برای شرکت‌های چاپ برد ارسال کنید و در تعداد بیشتری، برد الکترونیکی بسازید. دقت بفرمایید تنها PCB در اختیار شما قرار دارد و می‌توانید از آن استفاده کنید. اگر علاقه‌مند به طراحی برد های الکترونیکی هستید می‌توانید دوره آلتیوم دیزاینر را مشاهده کنید.

روی برد الکترونیکی یک عدد میکروکنترلر ATtiny13 وجود دارد که نقش کنترل ال ای دی ها را به عهده دارد. یک کد بسیار ساده‌ای دارد اما تنها کد هگز در اختیار شما قرارگرفته شده است و می‌توانید این کد هگز را دانلود کنید و روی میکروکنترلر خود پروگرام کنید.

ممکن است برای شما یک سوال به وجود آمده باشد: میکروکنترلر SMD را چطور پرو گرام کنم؟ من یک عدد هدر 8 پایه SMD به THD ساختم و روی آن مونتاژ کردم و بعد این هدر را روی پرو گرامر قراردادم و به‌راحتی برنامه پرو گرام شد و با کمک هیتر میکروکنترلر را از روی پرو گرامر را برداشتم و روی برد توپ فلاشر با هویه دوباره مونتاژ کردم.

دانلود فایل‌های پروژه

خروجی نگاتیو برای لامینت

نگاتیو کردن خروجی آلتیوم دیزاینر بسیار ساده است. می‌توانید به کمک خود آلتیوم دیزاینر با یک تنظیم ساده به این خروجی برسید. نیاز به نرم‌افزار فتوشاپ نیست. با خود نرم‌افزار آلتیوم دیزاینر و لایه‌های مکانیکال و یک تغییر رنگ ساده می‌توانید یک خروجی نگاتیو عالی برای خود بگیرید. طبق ویدیوی زیر می‌توانید پیش بروید.

لوازم موردنیاز برای چاپ

1. لامینت حساس به نور به‌اندازه حجم برد
2. کاغذ ترنسپرنت (فیلم مدار چاپی – طرح PCB)
3. اسید مدار چاپی
4. پودر ظهور
5. پودر سود سوزآور
6. فیبر مدار چاپی فلکسیبل Flexible

لوازمی که نام‌برده شد، لوازم اصلی برای ساخت فیبر فلکسیبل است. به‌جز این لوازم به تینر، اسپری بلک تونر، قیچی، سیم ظرف‌شویی و چند عدد وسیله دیگر نیاز است و در زمان تولید برد به آن‌ها اشاره خواهیم کرد.

مراحل ساخت فیبر مدار چاپی فلکسیبل

اگر این مراحل شامل عکس نیست از شما عذرخواهی می‌کنیم چون برای اولین بار در ایران آموزش چاپ فیبر فلکسیبل را انجام دادیم در زمان آزمایش امکان عکس‌برداری نبوده است. در ادامه به‌صورت قدم‌به‌قدم چاپ برد مدار چاپی فلکسیبل را طی خواهید کرد و نحوه ساخت فیبر فلکسیبل را یاد خواهید گرفت.

برش فیبر مدار چاپی

در این مرحله به‌سادگی می‌توانید کار را پیش ببرید. چون جنس فیبر، فلکسیبل است. نیاز به کاتر نیست و با یک قیچی ساده می توانید بردتان را هم‌اندازه طرحتان برش دهید. اگر بردتان شکل خاصی دارد می‌توانید طرح را روی فیبر بگذارید سپس از روی برد برش دهید، به این صورت که روی یک برگه A4 ساده کادر طرحتان را چاپ کنید و روی فیبر فلکسیبل بگذارید و چسب بزنید. سپس از روی کاغذ، برد فلکسیبل را برش دهید.

تمیز کردن فیبر مدار چاپی

فیبر مدار چاپی را که برش دادید را باید به‌صورت کامل باسیم ظرف‌شویی تمیز کنید. دقت کنید نباید سیم ظرف‌شویی را خیلی محکم روی فیبر بکشید. زیرا که فیبر مدار چاپی آسیب می‌بیند. بعد از سیم‌کشی نیاز است که با الکل مرغوب یا تینر 10000 و دستمال‌کاغذی، چربی‌های روی برد را پاک‌کنید و برد خیلی تمیز شود تا بتواند لامینت را به خودش جذب کند.

چسباندن لامینت

این بخش کمی سخت است. در ویدیو دیدید که من خودم دو بار لامینت زدم (دو بار روی برد نزدم ، یک‌بار زدم خراب شد اما بار دوم درست شد) اولین بار که زدم در حین برش خراب شد. بعد دوباره لامینت را روی برد چسباندم. اینجا باید خیلی دقت کنید. لامینت دولایه محافظتی دارد که باید اول یکی از لایه‌های محافظتی را جدا کنید.

چاپ طرح روی لامینت

این مرحله خیلی مهم است چون کیفیت کار، در این بخش تعیین می‌شود. علت اینکه کیفیت کار برخی از عزیزان بالا است به این بخش مربوط است. در این مرحله آیا طرح به‌خوبی چاپ‌شده است؟ مدت‌زمان نوردهی چقدر است؟ جنس لامینت خوب بوده؟ فاصله طرح از لامینت در کمترین حالت بوده است یا خیر؟

سؤالاتی که بالا پرسیدیم را باید خودتان پاسخ دهید. در این بخش طرح را باید روی کاغذ نسوز ترنسپرنت چاپ کنید. (کاغذ ترنسپرنت در برابر گرما مقاومت بیشتری دارد و برای پرینتر لیزری و جوهرافشان مدل متفاوتی دارد) تا جایی که می‌توانید پررنگ و باکیفیت بگیرید.

فوت کوزه‌گری: برای این کار می‌توانید از اسپری بلک تونر استفاده کنید. اگر پرینتر شما یک بار پررنگ نیست بلک تونر باعث می‌شود طرح پررنگ‌تری داشته باشید. بلک تونر در کارگاه‌های مهرسازی بسیار استفاده می‌شود.

حالا طرح آماده است؛ باید طرح را از سمتی که مناسب است، روی فیبر بگذارید. روی طرح و فیبر مدار چاپی باید از شیشه سنگین استفاده کنید. شیشه چون شفاف است و نور می‌تواند از آن عبور کند و لذا شیشه بهترین گزینه است. همچنین یک جسم نیاز خواهیم داشت که سنگین باشد تا کاغذ ترنسپرنت را کامل به فیبر مدار چاپی اتصال دهد و فضای خالی بین کاغذ و فیبر مدار چاپی وجود نداشته باشد. با توجه به توضیحات می‌توانید از شیشه‌های 6 میل که سنگین هستند استفاده کنید.

نوردهی به لامینت

بعد از گذاشتن طرح باید به برد مدار چاپی فلکسیبل نور دهید. به‌احتمال خیلی زیاد سؤالات زیادی در مورد نور دادن به فیبر مدار چاپی ایجادشده است و به آن پاسخ می‌دهیم.

چرا نور بدهیم: طبیعتاً وقتی از لامینت حساس به نور استفاده می‌کنیم یعنی لامینت به نور حساس است و با نور خشک و پخته می‌شود.

چه قسمت‌هایی نیاز است که خشک شود: مسیر یا همان ترک‌ها (Track) و پدها (Pad) و قسمت‌هایی که نیاز داریم روی مس باقی بمانند باید خشک شوند. پس باید طرح را در بخش قبلی نگاتیو کرده باشید. در نگاتیو کردن قسمت‌هایی که نیاز داریم سفید باقی می‌مانند و تمام قسمت‌های دیگر سیاه می‌شوند و وقتی به لامینت و فیبر مدار چاپی نور داده می‌شود از قسمت‌های سفید نور عبور می‌کند و لامینت در این بخش‌ها خشک می‌شود.

از چه نوری استفاده کنیم: می‌توانید از نور UV، نور لامپ LED، نور لامپ کم‌مصرف، و نور لامپ مهتابی استفاده کنید. بهترین نورها این چند مورد هستند. توان لامپ‌هایی که استفاده می‌کنید مهم نیست. اما، با توجه به توان نور، مدت‌زمان نور، و ارتفاع نور متفاوت است. بنابراین باید دقت کنید حتماً قبل از هر کاری دقت کار را بسنجید.

تا چه مدت نور بدهیم: به توان ( وات ) لامپ و فاصله نور از برد بستگی دارد. پیشنهاد می‌کنم حتماً امتحان کنید. مدت‌زمان مشخصی برای این موضوع وجود ندارد بلکه به محیط که چقدر تاریک باشد و همچنین به ارتفاع نور و توان لامپ کاملاً بستگی دارد. قبل از چاپ طرح اصلی چندین برد را تست کنید تا مدت‌زمان آن را بسنجید.

فاصله نور و برد چقدر باشد: این مورد هم جزو همان مواردی است که هرچه نزدیک‌تر باشد مدت‌زمان خشک شدن لامینت بالاتر می‌رود. اگر دورتر باشد دیرتر خشک می‌شود. پس در این مورد هم باید از قبل توان لامپ را تعیین کنید، سپس از فاصله‌ای شروع کنید.

ظهور سازی طرح روی لامینت

در این مرحله بعد از برداشتن شیشه و خاموش کردن نور، بخش‌هایی از برد را مشاهده می‌کنید که آبی پر رنگ است و بخشی از آن‌ها کم‌رنگ است. دقت کنید بخشی که پررنگ است همان خطوطی هستند که باید روی برد باقی بماند. بخش‌های کم‌رنگ توسط اسید مدار چاپی پاک می‌شوند. نیاز داریم در اسید کاری مس‌های روی برد، قسمت‌های آبی کم‌رنگ پاک شوند و قسمت‌هایی که آبی پررنگ هستند باقی بمانند و بقیه پاک شوند.

ابتدا باید لایه دوم محافظتی، لامینت را جدا کنید. از یک‌گوشه شروع کنید به کندن لایه دوم لامینت، همچنین می‌توانید از چسب نواری استفاده کنید تا لایه دوم محافظتی را از لامینت جدا کنید. برای این کار روی لایه محافظی دوم، یک‌تکه چسب نواری بزنید و به‌آرامی جدا کنید. دقت کنید که لامینت خام زیر آن آسیب نبیند. لایه‌های محافظتی بسیار نازک هستند و همچنین کاملاً بی‌رنگ هستند.

بعدازاینکه لایه محافظتی را برداشتید، بردتان را یک جای تاریک ببرید چون می‌خواهیم قبل از آن محلول درست کنیم و نباید نور به آن برخورد کند.برای ساخت محصول باید پودر ظهور یا جوش‌شیرین را با آب ترکیب کنید.

به‌طور مثال: یک قاشق برای دو لیوان آب کافی است. بهتر است از آب ولرم استفاده کنید به این دلیل که محلول‌های گرم واکنش‌پذیری بالاتری دارند. اگر آب ولرم رو به گرم در دسترس نیست می‌توانید از آب‌های عادی هم استفاده کنید مشکلی ندارد.

در این مرحله درون یک ظرف پلاستیکی یا شیشه‌ای محلول را بریزید و سپس بردتان را در فضای تاریک بگذارید. یعنی اگر لامپی روشن است خاموش‌کنید همچنین اگر در طول روز انجام می‌دهید، اتاق را تاریک نگهدارید. حالا برد را 5 الی 7 دقیقه درون محلول تکان دهید تا محلول روی لامینت اثر کند. سپس همراه با یک ابر یا دستمال و محلول کمک کنید که قسمت‌های آبی‌رنگ پاک شوند.

گاهی ممکن است رنگش پاک شود و ممکن است یک‌لایه روی برد باقی بماند. این را باید دقت کنید که وقتی دستمال را روی برد می‌کشید دستتان اصطلاحاً کمی خز می‌شود (خلاصه رفتار عادی ندارد). بعدازاین که کاملاً پاک کردید و قسمت‌های آبی کمرنگ روی بردتان مثل عکس زیر شد کافی است به مرحله بعد برویم.

اسید کاری برد

در این بخش نیاز به اسید کلروفریک دارید که در بازار به اسم اسید مدار چاپی معروف است. قهوه‌ای ( سیاه ) رنگ است. اسید کلروفریک به‌صورت مایع و همچنین به‌صورت پودری می‌توانید دریافت کنید. تفاوتی میان اسیدها وجود ندارد. اما، پودری باید با آب ترکیب شود و به‌صورت مایع استفاده کنید.

در این مرحله برد را داخل اسید بگذارید. دقت کنید که اسید باید مدام در حال لرزش باشد و اسید زیاد داغ نباشد. دمای محیط بهترین دما است. نیاز نیست که مانند مراحل قبلی از دستمال استفاده شود که مس روی اسید را پاک‌کنید. مدت‌زمان اسید کاری کاملاً متغیر است. باید هرچند وقت یک‌بار فیبر مدار چاپی را برسی کنید که در صورت پاک شدن مس‌های اضافه، برد الکترونیکی را از اسید مدار چاپی خارج کنید.

پاک کردن لامینت روی برد

این بخش بسیار خطرناک است پس لطفاً در هنگام پاک کردن لامینت از روی برد الکترونیکی از ماسک، دستکش، و عینک استفاده کنید. دستکش باید تا آرنج شمارا بپوشاند. در این بخش باید با استفاده از پودر سود سوزآور، لامینت روی برد را پاک‌کنید.

برای ساخت محلول پاک‌کننده( مایع سود سوزآور)، نیاز به پودر سود سوزآور دارید. پودر سود سوزآور به شکل‌های مختلفی یافت می‌شود. یک قاشق غذاخوری از پودر سود سوزآور باید در 1 لیتر آب ترکیب شود. اگر از پودر بیش‌ازحد استفاده کنید درنتیجه مایع گرم می‌شود و می‌تواند ظروف پلاستیکی را بسوزاند. پودر سود سوزآور تا هنگامی‌که خیس نشده است عمل نمی‌کند. اما با خیس شدن پودر به عمل می‌آید و همچنین با برخورد بر روی دست و صورت می‌تواند کامل دست و صورت را بسوزاند. مایع سود سوزآور مانند اسید رفتار می‌کند و با استفاده نادرست می‌تواند جان شمارا به خطر بی اندازد. لطفاً در استفاده از این محلول باید بسیار دقت کنید.

این محلول را در ظروف شیشه‌ای قرار دهید. اگر از ظروف پلاستیکی استفاده می‌کنید باید از ترکیبی که گفته شد استفاده کنید و نسبت پودر باید خیلی کمتر از آب باشد. هنگامی‌که تعادل برقرار نباشد می‌تواند ظروف پلاستیکی را بسوزاند.

پس از آماده‌سازی، محلول را درون یک ظرف ریخته و همچنین فیبر مدار چاپی که روی مس را لامینت پوشانده است را هم در ظرف قرار دهید. در این بخش فقط باید ظروف پلاستیکی را تکان دهید و منتظر بمانید تا لامینت به‌آرامی از فیبر مدار چاپی جدا شود. لامینت هنگامی‌که جدا می‌شود در محلول شناور می‌شود. بااحتیاط با یک جسم پلاستیکی یا فلزی برد الکترونیکی را از محلول خارج کنید و با آب و صابون باید کامل تمیز کنید و سریعاً خشک‌کنید. لامینت های روی مس که در محلول شناور است را از محلول جدا کنید و در صورت نیاز محلول را از یک صافی رد کنید و آن را در یک ظرف شیشه‌ای نگهداری کنید. روی ظرف حتماً ذکر کنید که ظرف را بدون دستکش و ماسک باز نکنید و همچنین در مکان‌های کم تردد قرار دهید.