برد مدار چاپی pcb يا Printed Circuit Board، مجموعه الکترونیکی از هادی‌های مسی است جهت ایجاد اتصالات الکتریکی بین قطعات. بردهای مدار چاپی پشتیبانی مکانیکی برای قطعات الکترونیکی را فراهم میکنند تا بتوان دستگاه را در یک محفظه نصب کرد. PCBها متشکل از چندين لايه مس هستند که ما پس از دريافت آن اجزا و طرح‌بندي مورد نظرمان را روي آن اجرا ميکنيم.
لايه هاي مسي که برد را تشکيل ميدهند از طريق يکسري عايق نارسانا از یکدیگر جدا ميشوند. انواع قطعات الکترونيکي مثل خازن، مقاومت، ديود، اي سي، ترانزيستور و … روي آن نصب ميشوند تا بوسيله يکسري اتصالات ظريف با يکديگر ارتباط برقرار کنند و بتوانند پروژه نهايي ما را اجر کنند. هر وسيله الکتريکي با هر سايز و اندازه داراي يک برد است که بسته به نوع کارکرد آن وسيله و نظر مشتري طراحي آن متفاوت ميگردد.
تلوزيون، يخچال، دستگاه هاي پزشکي، صنعت خودروسازي، ساخت کارت گرافيک و مادربرد تنها بخشي از وسايل پرکاربرد اطراف ما هستند که داراي برد مدار چاپی pcb می‌باشند.
تاریخچه
در سال 1903، مخترع آلمانی با نام آلبرت هانسون طی فرآیندی که اگرچه یک روش سخت بود توانست وسیله ایی را که برد مدار چاپی واقعی هم نبود اختراع و آنرا ثبت کند. بدین صورت که ورق‌های نازک فلزی هادی را که برش خورده بودند به روی کاغذ‌های پارافینی یا کاغذهایی شبیه به آن چسباند. در واقع یک طرح هادی فلزی را به روی یک بستر غیرهادی ایجاد کرد.
در طول دهه‌ها با گسترش دانش الکترونیک در نهایت PCB به وجود آمد که ابتدا در رادیو و بعد در بیسیم کاربرد آن به وضوح دیده شد. با توسعه این صنعت و افزایش تقاضا به مرور در ساخت وسایل برقی همچون تلویزیون و صنایع نظامی این نوع برد به کار گرفته شد.
تا قبل از به وجود آمدن اين وسیله پرکاربرد، قطعات در يک جعبه قرار ميگرفتند و بوسیله سيم‌هاي مسي پايه آنها به يکديگر متصل ميشد. بعد از گذشت زمان ممکن بود بر اثر پوسيدگي عايق سيم ها از بين برود و خرابي‌هاي متعددي در سطح برد ايجاد گردد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی انواع PCB در ابعاد مختلف و بسته به نیاز مشتری با نرم افزارهای قوی طراحی و تولید میگردند.
برد مدار چاپی چگونه ساخته میشود
يک ماده جامد دي الکتريک که ميتواند قابل تغيير باشد عنصر اصلي سازنده برد مدار چاپي است. اين ماده دي الکتريک به همراه ساير ديگر مواد رسانا مثل مس به روي برد قرار ميگيرند. ديگر عناصر کاربردي در تهيه PCB مواد ذيل ميباشند:
1- FR4
Fire Retardent يا بازدارنده آتش. در ساختار تماميه PCB ها به کار ميرود. رايج ترين ماده در لايه هاي برد FR4 است و بخاطر بافت شيشه ايي- اپوکسي استحکام مکانيکي خوبي را ايجاد ميکند و بيشترين کاربرد را بين مواد ترکيبي دارد. اپوکسی به کار رفته در برابر شعله، آب، تحمل وزن و کشش دارای استحکام و مقاومت خوبی است.
2- FR1 و FR2
ساختار اين ماده از فنول و کاغذ است و بيشترين کاربرد را براي بردهاي تک لايه دارند. به صورت استاندارد اين مواد به دو بخش هالوژن و آبگريز تقسيم ميشوند. ويژگي اين مواد شبيه به يکديگر است با اين تفاوت که دماي انتقال شيشه FR1 بالاتر است.
3- CEM-1
کاغذ، دولايه بافت اپوکسي شيشه و ترکيبات فنول گردآورنده مواد اوليه CEM-1 هستند. همانند FR1 و FR2 در ساختار بردهاي تک لايه استفاده ميشود. بدلیل داشتن خاصیت دی الکتریک قابليت جايگزيني با FR4 را دارد اما استقامت مکانیکی چندان بالایی را ندارد که همين موضوع باعث افزايش قيمت در FR4 ميگردد.
4-CEM-3
ماده ايي سفيد رنگ که از ترکيبات اپوکسي شيشه ساخته شده و بيشترين کاربري را در بردهاي دو لايه ايفا ميکند. از نظر مکانيکي استحکام کمتري نسبت به FR4 دارد و ميتواند با قيمت کمتر جايگزين آن گردد. بسته به ویژگی‌ها و نوع کاربردی به 4 زیر مجموعه تقسیم میشود.
5- پلي ميد
در ساختار برد مدار چاپی pcb اين ماده به کار ميرود. اجزا تشکيل دهنده آن شامل راجرز، داپتون، کپتون است که همه نوعي پلي ميد محسوب ميشوند. مقاومت شيميايي بالا، خوش حالتي، خاصيت الکتريکي بالا و محدوده دمايي گسترده از ويژگي هاي بارز پلي ميد است. دماي کارکرد آن 200- تا 300+ سانتیگراد است.
6- Prepreg
Pre- impregnated يا پيش باروري. یکی از اجزای اصلی در بردهای چاپی چند لایه است اين ماده ترکيب دو ماده پشم شيشه و رزين باعث ايجاد يک پيش لقاح ميگردد و با دادن گرما به صورت يک سيال به هم چسبيده در مي آيند و غوطه ور ميشوند. Prepreg داراي حالت چسبناک است و باعث ميشود تا استحکام قوي مثل FR4 ايجاد گردد. بر اساس ميزان رزين به سه دسته SR، MR , HR تقسيم ميشود. با توجه به ميزان ضخامت، ساختار لايه و مقاومت از هريک از موارد بالا در ساخت برد استفاده ميگردد.
بخش های تشکیل دهنده PCB
1– Pad: يک صفحه مسي که قسمت پاييني قطعات روي آن لحيم ميشوند . وظيفه اصلي پد ثابت کردن قطعات رو بردي است. با وجود Pad دیگر نیازی نیست که پایه این قطعات از سطح برد عبور کند تا در پشت برد لحیم شوند.
2– Trace: در برد مدار چاپي قطعات از طريق سيم به هم متصل نمي شوند بلکه از طريق يک سري مسير که از جنس مس هستند باهم مرتبط ميشوند اين بخش مسي بعنوان Trace يا مسير الکترون شناخته ميشود. در واقع Trace یک مسیر ممتد است و در هر برد میتواند پهنای متفاوتی را داشته باشد. مسیرهای پهن‌تر مربوط به تغذیه هستند و مسیرهای نازکتر معمولا برای ریست به کار میروند.
3-Layers: تعداد لايه هاي هر PCB با توجه به هزینه و فضای موجودی که برای مدار وجود دارد انتخاب میشود. پرکاربردترین و ابتدایی ترین نوع برد چاپی تک لایه است. در صورتی که مدار بسیار بزرگ و پیچیده باشد تعداد لایه ها از دوتا به بعد افزایش پیدا میکند حتی 10 تا 12 لایه.
4- Silk Layer: جهت چاپ متن، خط و هر طرحی روی PCB این لایه مورد استفاده قرار دارد. جهت چاپ از جوهر اپوکسی استفاده میشود. برحسب نیاز کاربر Silk Layer در لایه بالا یا پایین PCB قرار میگیرد.
5- Top and Bottom Layer: تمامی قطعات در لایه رویی یا بالایی PCB نصب میشوند. به صورت کلی این لایه سبز رنگ است. در لایه پایینی برد تمامی قطعات از طریق سوراخ ها و قسمت های پایه مانند، لحیم میشوند. در برخی موارد لایه بالا و پایین برد با لایه سبز رنگی به نام Solder Mask پوشانده میشوند.Solder Mask میتواند در رنگ‌های دیگر هم باشد. وظیفه اصلی این لایه جلوگیری از تماس تصادفی Pad ها با سایر مواد رسانای دیگر است.
انواع برد PCB
- تک لایه
- دولایه
- چند لایه
- انعطاف پذیر یا Flexi
- منعطف- سخت چند لایه یا Flexi-Rigi
مزیت استفاده از برد مدار چاپی pcb
- صرفه جویی در وقت
- کاهش حجم مدار
- بهبود عملکرد
- صرفه جویی در وقت
- آسان شدن مونتاژ
- عیب یابی راحت تر
- زیباتر شدن مدار
- بالا رفتن سرعت تولید
- سهولت تشخیص و ترمیم
- کاهش خطا در مدت زمان ساخت
- در بعضی مواقع PCB میتواند از بین برنده نویز الکترونیکی باشد
کلام پایانی
شرکت ایران کامپو بعنوان یکی از تامین و تولیدکنندگان برد مدار چاپی با بیش از 20 سال سابقه در این زمینه آماده هرگونه مشاوره و خدمت رسانی به شما عزیزان می‌باشد. شما میتوانید با تکمیل فرم سفارش ساخت برد الکترونیکی خدمات مورد نظر خود را ثبت نموده تا کارشناسان ما در سریع‌ترین زمان با شما در تماس باشند.
پاسخ به دیدگاه