برد مدار چاپی یا (PCB) یک مجموعه الکترونیکی است که از رساناهای مسی برای ایجاد اتصالات الکتریکی بین اجزا استفاده می کند. تابلوهای مدار چاپی یا همان بردهای الکترونیک، یک پشتیبانی مکانیکی برای قطعات الکترونیکی ارائه می دهند تا بتوان دستگاه را در محفظه ای نصب کرد. یک برد مدار چاپی باید با مجموعه ای از مراحل خاص که با فرایند تولید، بسته بندی مدار یکپارچه و ساختار برد برهنه هماهنگ است، طراحی شود.
در ادامه این متن، بیشتر با این موضوع و انواع برد الکترونیکی آشنا می شویم و می توانید پاسخ پرسش هایی مانند برد الکترونیکی چیست و چه انواعی دارد را بیابید.
ساخت برد الکترونیکی
از ویژگی های رسانایی روی برد مدار چاپی می توان به آثار مسی، لنت ها و صفحات رسانا اشاره کرد. ساختار مکانیکی از یک ماده عایق لایه بندی شده بین لایه های رسانا تشکیل شده است. ساختار کلی روکش شده و با یک ماسک لحیم کاری غیر رسانا پوشانده شده است و یک ماده صفحه ابریشمی در بالای ماسک لحیم کاری چاپ شده است تا خط ارتباطی برای قطعات الکترونیکی ارائه دهد. پس از اتمام مراحل ساخت، تخته برهنه به مونتاژ PCB فرستاده می شود. در این مرحله، قطعات به برد لحیم می شوند و می توان PCB را آزمایش کرد.
طراحی انواع برد الکترونیکی در این صنعت به صورت صعودی رشد کرده است. مدارهای الکترونیک نقش مهمی را ایفا می کنند، زیرا بوسیله آن ها، می توان اتصالات الکتریکی بین اجزا، پشتیبانی محکم برای نگهداری اجزا و یک بسته جمع و جور را همگی در یک محصول نهایی ادغام کرد. این مدارها باید باید با دقت و با استفاده از بسته های نرم افزاری تخصصی طراحی شوند. بهترین نرم افزار می تواند به طراحی از پایه و تمام مراحل ساخت کمک کند.
ساختمان انواع بردهای الکترونیکی
تمام تابلوهای مدار چاپی از لایه های متناوب مس رسانا با لایه هایی از مواد عایق الکتریکی ساخته شده اند. در حین ساخت، لایه های داخلی مس حکاکی می شوند و آثار مورد نظر مس برای اتصال اجزاء در صفحه مدار باقی می ماند. چندین لایه حکاکی شده پی در پی لمینت می شوند تا زمانی که چیدمان برد مدار چاپی کامل شود. این فرایند کلی مورد استفاده در ساخت PCB است.
تاریخچه بردهای الکترونیک
قبل از اینکه بتوانیم پاسخ دهیم که مدار چاپی چیست، بهتر است بفهمیم PCB ها از کجا آمده اند. در گذشته، قطعات الکترونیکی از مدارهای مجتمع کوچک و اجزای گسسته طراحی و مونتاژ می شدند که با استفاده از سیم به یکدیگر متصل می شدند. امروزه، طرح های استاندارد می توانند دارای تعداد اجزای پین بالا با مدارهای یکپارچه و اجزای غیرفعال بسیار کوچک باشند، بنابراین اتصال دستی اجزاء با سیم های لحیم شده غیرممکن است.
در عوض، اتصالات مسی مستقیماً روی بسترهای عایق ریخته می شوند تا اتصالات الکتریکی ایجاد شود و فرایندهای تولید انواع برد الکترونیکی، در کنار الزامات ساختاری بسته های الکترونیکی و اتصالات متقابل تکامل یافته است. بسیاری از دستگاه های امروزی دارای طراحی پیشرفته HDI با هزاران اتصال و چندین رابط الکتریکی هستند. این اتصالات در همه چیز، از تلفن های هوشمند گرفته تا مانیتور ضربان قلب گرفته تا موشک ها، به کار می روند و زندگی ما را ساده تر می کنند.
انواع برد الکترونیکی
بردهای الکترونیک در اندازه ها و با اهداف بسیار متنوعی به کار می روند. انواع رایج PCB ها عبارتند از:
- یک طرفه: این برد فقط قطعاتی را دارد که روی یک سطح نصب شده اند. سطح پشتی معمولاً کاملاً مس سیاب شده ساخته شده است و با ماسک لحیم کاری پوشانده می شود.
- دو طرفه: این نوع برد الکترونیک، دارای قطعاتی است که روی هر دو سطح نصب شده است. هر سطح به عنوان یک لایه سیگنال در مجموعه PCB تعریف شده است، بنابراین سطوح دارای آثاری هستند که سیگنال ها را بین اجزا منتقل می کنند.
- PCB های چند لایه: این دسته از بردهای الکترونیک دارای رسانایی در لایه های داخلی هستند که سیگنال های الکتریکی را بین اجزا منتقل می کنند؛ به عبارت دیگر، لایه های داخلی می توانند لایه های رسانای صفحه باشند. PCB های چند لایه ممکن است یک طرفه یا دو طرفه باشند.
- PCB های سخت: این نوع بردهای الکترونیک روی یک ماده لمینت سفت و سخت ساخته شده و با موادی مانند لمینت فایبرگلاس آغشته به رزین اپوکسی FR4، مونتاژ می شوند. انواع دیگر مواد لمینت سخت نیز موجود است که در صورت استفاده، نتایج متفاوتی را ارائه می دهند.
- PCB های انعطاف پذیر و سخت: PCB های انعطاف پذیر و سخت، از یک روبان پلی آمید انعطاف پذیر استفاده می کنند که دو یا چند بخش سفت و سخت را در مجموعه برد مدار چاپی (PCBA) متصل می کند. هنگامی که طرح باید دارای عناصر متحرک باشد، مانند یک محفظه تاشو یا خم، ممکن است از یک تخته خمش سخت استفاده شود.
- PCB های کاملاً انعطاف پذیر: از مواد PCB سخت استفاده نمی کنند و کاملاً از روبان پلی آمید قابل انعطاف ساخته شده اند. مهندسان با استفاده از این تخته ها می توانند قطعاتی را نصب کرده و روی آن لحیم کنند. کارکرد آن درست مانند PCB های سخت می باشد.
- PCB های فلزی: این تخته ها از یک اسلب فلزی در لایه اصلی (معمولاً آلومینیوم) استفاده می کنند تا سفتی و اتلاف گرما را بسیار بیشتر از یک PCB سخت معمولی ارائه دهند. فرایند تولید PCB هسته فلزی با فرایند استاندارد تولید PCB سخت کاملاً متفاوت است و برای اطمینان از حل شدن، چند نکته طراحی را باید در نظر گرفت. این بردها در روشنایی با قدرت بالا و برخی از کاربردهای صنعتی رایج هستند.
- PCB های سرامیکی: این صفحات کمتر رایج هستند و در مواردی استفاده می شوند که به هدایت حرارتی بسیار بالا نیاز دارند، به طوری که تخته می تواند مقدار زیادی گرما را از اجزای خود دور کند.
مراحل ساخت و مونتاژ انواع بردهای الکترونیک متفاوت است، اما نرم افزار ECAD امروزه می تواند به طراحان کمک کند. تا زمانی که قوانین طراحی صحیح PCB در نرم افزار اعمال شود؛ ساخت انواع برد الکترونیکی برای مصارف گوناگون، ساده خواهد بود.
هنگامی که زمان شروع طراحی جدید فرا می رسد، یک برد مدار از چند مرحله عبور می کند. انواع برد الکترونیکی با استفاده از نرم افزار ECAD یا یک برنامه CAD که شامل بسیاری از ابزارهای کاربردی است که برای طراحی و طراحی برد مدار تخصصی هستند، طراحی شده اند. نرم افزار ECAD برای کمک به طراحان جهت طی یک فرایند خاص برای طراحی برد مدار طراحی شده است؛ که با نقشه های الکتریکی اولیه شروع می شود و با تهیه فایل ساخت پایان می یابد.
