استانداردها
تقريبا براي هر جنبه از طراحي مدار چاپي استانداردهاي صنعتي خاصي وجود دارد. اين استانداردها توسط مؤسسه پيشين IPEC (اتصال/هماهنگي و بسته‌بندي مدارهاي الكترونيكي) كه امروزه با نام IPC شناخته مي‌شود، كنترل مي‌شوند . همچنين، براي هر جنبه از طراحي، ساخت، تست و هر چيز ديگر مورد نياز در خصوص برد مدار چاپي يك استاندارد IPC وجود دارد. مدرك اصلي كه تمام طراحي مدار چاپي را تحت پوشش مي‌گيرد، IPC-2221 است – استاندارد جامع طراحي برد چاپي. اين استاندارد جايگزين استاندارد قديمي IPC-D-275 شد (همچنين استاندارد 275 نظامي) كه در نيم قرن گذشته بكار گرفته مي‌شد.
البته كشورهاي محلي استانداردهاي مختلف خودشان را براي جنبه هاي مختلف برد مدار چاپي و ساخت آن دارند، اما به هر طريق استانداردهاي IPC در سراسر جهان مورد پذيرش عام قرار دارند.
بردهاي مدار چاپي همچنين با نام بردهاي سيم‌كشي چاپي (كه برخي ممكن است بگويند نام درست تري است)، و حتي همان بردهاي چاپي شناخته مي‌شوند. اما در اين مقاله به همان نام جا‌افتاده‌تر آن يعني برد مدار چاپي بسنده مي‌كنيم.
شماتيك
پيش از آنكه شروع به آرايش برد مدار چاپي خود كنيد، مي‌بايست كه نمودار شماتيك كامل و دقيقي داشته باشيد. بسياري از مردم مستقيما به سراغ طراحي برد مدار چاپي مي‌روند درحاليكه چيزي بيش از طرح مدار در ذهنشان ندارند، يا طرح شماتيكي غيردقيق كشيده‌اند – كه نه شماره پايه و نه ترتيب مشخصي دارد. چنين طرحي اصلا كفايت نمي‌كند، اگر طرح شماتيك دقيقي نداشته باشيد برد مدار چاپي شما به جايي نمي‌رسد و وقت شما را دوبرابر زمان مورد نياز خواهد گرفت.
«ورودي غلط، نتيجه غلط» ، مثلي است كه بسيار بكار مي‌رود و در مورد طراحي مدار چاپي هم صدق مي‌كند. طرح يك برد مدار چاپي در واقع نسخه ساخته شده شماتيك شماست، پس طبيعي است كه برد مدار چاپي تحت تاثير طرح شماتيك اوليه باشد. اگر طرح شماتيك شما تميز، منطقي و داراي آرايش مشخص باشد، طراحي مدار چاپي شما را واقعا ساده‌تر مي‌كند. يك نمونه شماتيك خوب آن است كه در آن سيگنالها از ورودي در چپ بسمت خروجي در راست جريان داشته باشد. اگر بخشهاي مهم الكتريكي درست كشيده شوند، طراح بقيه آنها را به همان شكل كه دوست دارد روي برد مدار چاپي پياده مي‌كند. مثلا خازنهاي انشعابي را در كنار قطعات مورد نظر مي‌گذارد. نوشته‌هاي كوچك كنار شماتيك كه راهنماي طراحي آرايه‌ها هستند بسيار مفيدند. بعنوان مثال، مي‌خوانيد: «اين پايه به يك مسير محافظ احتياج دارد كه آنرا به زمين سيگنال وصل كند»، كه به طراح نشان مي‌دهد چه اقدامات احتياطي براي ارايش برد بايد صورت دهد. حتي اگر خود شما مدار را طراحي كرده و شماتيك را كشيده‌ايد، نوشته‌ها نه تنها به هنگام آرايش برد نقش يادآوري را بازي مي‌كنند، بلكه براي كساني كه طرح را بعدها بررسي مي‌كنند بسيار مفيد است.
شماتيك شما بايد درحالي طراحي شود كه برد مدار چاپي را در ذهن مجسم كرده‌ايد.
پرداختن به جزئيات يك طرح شماتيك خوب خارج از حوزه اين مقاله است، كه خود نيازمند يك مقاله جداگانه است.
امپريال و متريك
اولين چيزي كه درباره طراحي يك برد مدار چاپي بايد بدانيد واحدهاي اندازه‌گيري بكار رفته و اصطلاحات رايج آنهاست، كه اگر ندانيد براستي گمراه كننده مي‌شوند!
همانطور كه هر طراح مدار چاپي باتجربه به شما خواهد گفت، هميشه در طراحي برد مدار چاپي بايد از واحدهاي امپريال (مثل اينچ) استفاده كنيد. اين فقط بخاطر حفظ روش گذشته نيست (اگرچه كه يكي ار مهمترين دلايل هم هست)! چون اكثريت اجزاي الكترونيكي در گذشته و نيز در حال حاضر بر اساس معيارهاي فضايي امپريال توليد مي‌شوند. بنابراين زمان لجبازي يا اصرار بر حفظ واحدهاي متريك نيست، چراكه استفاده از واحدهاي متريك طراحي برد شما را دشوارتر و درهم‌ريخته مي كند. اگر سن كمي داريد و تنها بر اساس سيستم متريك بزرگ شده‌ايد بهتر است واحد اينچ و نحوه تبديل آن را ياد بگيريد.
اصطلاح قديمي بين طراحان مدار چاپي هست كه مي‌گويند: «داو با داو كار مي‌كنه»! خب معلوم است كه تا معني «داو» را ندانيد از اين جمله هيچ نمي‌فهميد.
يك «داو» معادل يك هزارم اينچ است، و در سطح جهاني براي طراحان مدار چاپي و توليدكنندگان آن شناخته شده و رايج است. پس از اين به بعد سعي كنيد اصطلاحاتي چون«فضاي ده داوي» و «شبكه 25 داوي» را بكار ببريد تا حرفه‌اي جلوه كنيد!
حال كه معني «داو» را فهميديد، به واحد وجبي! ديگري مي‌پردازيم كه در كار با اصطلاح «ميل» بدان برمي‌خوريد. يك «ميل» معادل همان يك «داو» است و نبايد آنرا با واحد ميليمتر mm اشتباه گرفت كه در محاوره به آن هم «ميل» مي‌گويند. اصطلاح «ميل» از آنجا مي‌آيد كه يك «داو» معادل يك «ميلي اينچ» است. بعنوان يك قانون كلي بهتر است از بكاربردن اصطلاح «ميل» خودداري و از همان «داو» استفاده كنيد، تا وقتي درباره ابعاد برد مدارچاپي با غيرحرفه‌ايها و ناآشنايان با سيستم امپريال صحبت مي‌كنيد اشتباهي پيش نيايد.
برخي طراحان مدار چاپي به شما خواهند گفت اصلا در طراحي برد مدار چاپي از سيستم متريك ميليمتر استفاده نكنيد. گرچه در عمل، مجبور خواهيد شد از هردو سيستم امپريال اينچ (داو) و متريك ميليمتر بهره بگيريد. پس مهم بدانيد از كدام سيستم براي چه استفاده مي‌كنيد. بطور كلي، از «داو»ها براي مسيرها، سطوح، فضاسازي‌ها و نمايش شبكه (گريد) استفاده كنيد – كه بخش اصلي نيازهاي طراحي و آرايش شما هستند. از ميليمتر تنها براي نيازهاي بخش «مكانيكي و توليد قطعات» مثل اندازه سوراخها و ابعاد برد استفاده كنيد.
بزودي درخواهيد يافت كه بسياري از سازندگان برد مدار چاپي نيز – زماني كه از شما مي‌خواهند جزئيات برد را جهت ساخت ارائه دهيد - همين راهبردهاي اصلي را دنبال مي‌كنند. بيشتر سازندگان از دريلهايي با اندازه متريك استفاده مي‌كنند، و بنابراين تعيين سايز متریک سوراخها براستي مي‌تواند از بروز اشتباه جلوگيري كند.
در ميان پيچيدگيهاي ديگر مسئله، اجزاي بسياري هستند (بعنوان مثال قطعات جديدي كه بر سطح سوار مي شوند) كه فضاي پايه‌هاي آنها ابعاد متريك دارند.و بنابراين مجبور خواهيد شد جايابي برخي از اجزا را با استفاده از لايه‌ها و شبكه هاي متريك طراحي كنيد. بسياري از صفحات اطلاعات (ديتاشيت) قطعات ابعاد متريك قطعه را هم ارائه مي‌دهند – حتي اگر حجم و فضاي آن قطعه مناسب شبكه امپريال ساخته شده باشد. اگر به ابعاد متريك عجيب و غريبي مثل 1.27 ميليمتر برخورديد مطمئن باشيد كه اين عدد معادل يك عدد رند امپريال است. مثلا در همين مورد عدد 1.27 ميليمتر معادل 50 داو است.
بله، طراحي برد مدار چاپي مي‌تواند گيج كننده شود!
بنابراين و به هر ترتيب براي انجام هركاري در طراحي برد مدار چاپي لازم است در تبديل امپريال به متريك و به عكس حرفه‌اي شويد. اگرچه اگر بخواهيد كارتان راحت‌تر شود، تمام نرم‌افزارهاي اصلي پيش نويس مدار چاپي مجهز به يك «كليد فوري» هستند كه آناً اندازه‌هاي امپريال و متريك را به هم تبديل مي‌كند (مثلا كليد Q در پروتل). البته اگر چند تبديل كليدي را به خاطر بسپاريد به شما كمك بسيار خواهد كرد، مثلا
54/2 ميليمتر = 100 داو (1/0 اينچ)
08/5 ميليمتر = 200 داو (2/0 اينچ)
مقادير ارزشي 100 و بالاتر معمولا به جاي داو با اينچ بيان مي‌شوند. پس 2/0 بيشتر از 200 داو مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
به يك اينچ معمولا يك «پيچ» هم مي‌گويند. پس معمول است كه با عبارتي مثل «1/0 اينچ پيچ»، يا بشكل ساده‌تر «1/0 پيچ» كه در آن واحد اينچ مفروض است، مواجه شويم. از اين واحد بيشتر براي فضادهي پايه‌هاي قطعات استفاده مي‌شود.
100 داو «نقطه مبنا»ي اصلي براي جنبه‌هاي مختلف طراحي برد مدار چاپي محسوب مي‌شود، و چيدمان گسترده فضادهي‌هاي قطعات هادي معمولا ضريب يا كسري از اين واحد اصلي است. 50 و 200 داو از رايج‌ترين مقادير هستند.
همگام با بقيه دنيا، استانداردهاي IPC همگي بر مبناي متريك هستند، و تنها گهگاه به واحدهاي امپريال اشاره دارند. با اين وجود، چنين اقدامي صنعت برد مدار چاپي را هنوز تبديل نكرده است. عادات قديمي بسختي برچيده مي شوند، و هنوز سيستم امپريال بر بسياري از كاربردهاي عملي سلطه دارد.