La تخته مدار چاپی (PCB) یک پایه فیزیکی یا پلت فرمی است که می توان قطعات الکترونیکی را روی آن لحیم کرد. ردهای مسی این اجزا را به یکدیگر متصل می کند و به برد مدار چاپی (PCB) اجازه می دهد تا وظایف خود را به روش طراحی شده انجام دهد.

برد مدار چاپی هسته دستگاه الکترونیکی است. بسته به کاربرد دستگاه الکترونیکی، می تواند از هر شکل و اندازه ای باشد. متداول ترین ماده زیرلایه / زیرلایه برای PCB FR-4 است. PCB های مبتنی بر FR-4 معمولاً در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی یافت می شوند و ساخت آنها متداول است. در مقایسه با PCB های چند لایه، PCB های یک طرفه و دو طرفه تولید آسان تر هستند.

PCB FR-4 از فیبر شیشه و رزین اپوکسی ترکیب شده با روکش مسی چند لایه ساخته شده است. برخی از نمونه های اصلی PCB های پیچیده چند لایه (تا 12 لایه) عبارتند از کارت گرافیک کامپیوتر، مادربرد، برد ریزپردازنده، FPGA، CPLD، هارد دیسک، RF LNA، تغذیه آنتن های ارتباطی ماهواره ای، منابع تغذیه حالت سوئیچ، تلفن های اندرویدی، نمونه های زیادی وجود دارد که از PCBهای ساده تک لایه و دو لایه استفاده می شود، مانند تلویزیون های CRT، اسیلوسکوپ های آنالوگ، ماشین حساب های دستی، موس های کامپیوتری و مدارهای رادیویی FM.

کاربرد PCB:

1. تجهیزات پزشکی:

پیشرفت امروز در علم پزشکی کاملاً به دلیل رشد سریع صنعت الکترونیک است. اکثر تجهیزات پزشکی مانند pH متر، سنسور ضربان قلب، اندازه گیری دما، دستگاه ECG/EEG، دستگاه MRI، اشعه ایکس، سی تی اسکن، دستگاه فشار خون، تجهیزات اندازه گیری سطح قند خون، دستگاه جوجه کشی، تجهیزات میکروبیولوژیکی و بسیاری از تجهیزات دیگر هستند. مبتنی بر PCB الکترونیکی جداگانه. این PCB ها عموماً متراکم هستند و ضریب شکل کمی دارند. متراکم به این معنی است که اجزای SMT کوچکتر در PCB با اندازه کوچکتر قرار می گیرند. این دستگاه‌های پزشکی کوچک‌تر، حمل آسان، وزن سبک و کارکرد آسان‌تر ساخته شده‌اند.

2. تجهیزات صنعتی.

PCB ها همچنین به طور گسترده در تولید، کارخانجات و کارخانجات بلند استفاده می شوند. این صنایع دارای ماشین آلات و تجهیزات پرقدرتی هستند که توسط مدارهایی هدایت می شوند که با توان بالا کار می کنند و نیاز به جریان بالا دارند. به همین دلیل، یک لایه مس ضخیم روی PCB لمینت می شود که با PCB های الکترونیکی پیچیده متفاوت است که می تواند جریان هایی تا 100 آمپر بکشد. این امر به ویژه در کاربردهایی مانند جوشکاری قوس الکتریکی، درایوهای موتور سروو بزرگ، شارژرهای باتری سرب اسید، صنایع نظامی و ماشین‌های مبهم پنبه‌ای لباس اهمیت دارد.

3. روشنایی.

از نظر روشنایی، دنیا به سمت راه حل های صرفه جویی در انرژی حرکت می کند. این لامپ های هالوژن در حال حاضر به ندرت یافت می شوند، اما اکنون چراغ های LED و LED های با شدت بالا را در اطراف می بینیم. این ال ای دی های کوچک نوری با روشنایی بالا ارائه می کنند و بر روی PCB های مبتنی بر بسترهای آلومینیومی نصب می شوند. آلومینیوم خاصیت جذب گرما و پخش آن در هوا را دارد. بنابراین به دلیل توان بالا، معمولا از این PCB های آلومینیومی در مدارهای لامپ ال ای دی مدارهای ال ای دی با توان متوسط ​​و بالا استفاده می شود.

4. صنایع خودروسازی و هوافضا.

یکی دیگر از کاربردهای PCB در صنایع خودروسازی و هوافضا است. عامل مشترک در اینجا طنین ایجاد شده توسط حرکت هواپیما یا اتومبیل است. بنابراین، برای ارضای این ارتعاشات با نیروی بالا، PCB انعطاف پذیر می شود. بنابراین از نوعی PCB به نام فلکس PCB استفاده می شود. PCB انعطاف پذیر می تواند لرزش بالا را تحمل کند و وزن سبکی دارد که می تواند وزن کل فضاپیما را کاهش دهد. این PCB های انعطاف پذیر را می توان در یک فضای باریک نیز تنظیم کرد که این نیز یک مزیت بزرگ است. این PCB های انعطاف پذیر به عنوان رابط، رابط استفاده می شوند و می توان آنها را در یک فضای فشرده مانند پشت پنل، زیر داشبورد و … مونتاژ کرد. همچنین از ترکیب PCB صلب و انعطاف پذیر استفاده می شود.

نوع PCB:

بردهای مدار چاپی (PCB) به 8 دسته تقسیم می شوند. آن ها هستند

PCB یک طرفه:

اجزای PCB یک طرفه فقط در یک طرف نصب می شوند و طرف دیگر برای سیم های مسی استفاده می شود. یک لایه نازک از فویل مسی روی یک طرف بستر RF-4 اعمال می شود و سپس یک ماسک لحیم کاری برای ایجاد عایق اعمال می شود. در نهایت، چاپ صفحه برای ارائه اطلاعات علامت گذاری برای اجزایی مانند C1 و R1 بر روی PCB استفاده می شود. طراحی و ساخت این PCBهای تک لایه در مقیاس بزرگ بسیار آسان است، تقاضا در بازار زیاد است و همچنین خرید آنها بسیار ارزان است. بسیار رایج در محصولات خانگی مانند آبمیوه گیری / مخلوط کن، فن های شارژ، ماشین حساب، شارژرهای باتری کوچک، اسباب بازی ها، کنترل از راه دور تلویزیون و غیره استفاده می شود.

PCB دو لایه:

PCB دو طرفه یک PCB با لایه های مسی در دو طرف برد است. در این سوراخ ها سوراخ ها و قطعات THT با سرب تعبیه شده است. این سوراخ ها از طریق مسیرهای مسی یک قسمت جانبی را به قسمت دیگر متصل می کنند. سرنخ های اجزا از سوراخ ها عبور می کنند، سرنخ های اضافی توسط کاتر بریده می شوند و سرنخ ها به سوراخ ها جوش داده می شوند. همه اینها به صورت دستی انجام می شود. همچنین اجزای SMT و اجزای THT یک PCB 2 لایه وجود دارد. قطعات SMT نیازی به سوراخ ندارند، اما لنت ها روی PCB ساخته می شوند و قطعات SMT با لحیم کاری مجدد روی PCB ثابت می شوند. قطعات SMT فضای بسیار کمی را در PCB اشغال می کنند، بنابراین می توان از فضای آزاد بیشتری روی برد مدار برای دستیابی به عملکردهای بیشتر استفاده کرد. PCB های دو طرفه برای منابع تغذیه، تقویت کننده ها، درایورهای موتور DC، مدارهای ابزار و غیره استفاده می شوند.

PCB چند لایه:

PCB چند لایه از PCB دو لایه چند لایه ساخته شده است که بین لایه های عایق دی الکتریک قرار گرفته است تا اطمینان حاصل شود که برد و قطعات در اثر گرمای بیش از حد آسیب نمی بینند. PCB چند لایه دارای ابعاد مختلف و لایه های مختلف است، از PCB 2 لایه تا PCB 4 لایه. هر چه تعداد لایه ها بیشتر باشد، مدار پیچیده تر و طراحی چیدمان PCB پیچیده تر می شود.

PCB های چند لایه معمولا دارای صفحات زمینی مستقل، صفحات قدرت، صفحات سیگنال پرسرعت، ملاحظات یکپارچگی سیگنال و مدیریت حرارتی هستند. کاربردهای رایج شامل نیازهای نظامی، الکترونیک هوافضا و هوافضا، ارتباطات ماهواره ای، الکترونیک ناوبری، ردیابی GPS، رادار، پردازش سیگنال دیجیتال و پردازش تصویر است.

PCB صلب:

تمام انواع PCB که در بالا مورد بحث قرار گرفت به دسته PCB صلب تعلق دارند. PCBهای صلب دارای بسترهای جامد مانند FR-4، راجرز، رزین فنولیک و رزین اپوکسی هستند. این صفحات خم نمی شوند و نمی پیچند، اما می توانند شکل خود را برای سال ها تا 10 یا 20 سال حفظ کنند. به همین دلیل است که بسیاری از دستگاه های الکترونیکی به دلیل صلبیت، استحکام و استحکام PCB های صلب، عمر طولانی دارند. PCB کامپیوترها و لپ تاپ ها سفت و سخت هستند. بسیاری از تلویزیون ها، تلویزیون های ال سی دی و ال ای دی که معمولا در خانه ها استفاده می شوند از PCB های سفت و سخت ساخته شده اند. تمامی کاربردهای PCB یک طرفه، دو طرفه و چند لایه فوق برای PCBهای صلب نیز قابل اجرا هستند.

PCB فلکس:

PCB انعطاف پذیر یا PCB انعطاف پذیر سفت و سخت نیست، اما انعطاف پذیر است و می تواند به راحتی خم شود. آنها الاستیک هستند، مقاومت در برابر حرارت بالا و خواص الکتریکی عالی دارند. مواد بستر Flex PCB به عملکرد و هزینه بستگی دارد. مواد بستر متداول برای فلکس PCB فیلم پلی آمید (PI)، فیلم پلی استر (PET)، PEN و PTFE است.

هزینه ساخت Flex PCB بیش از PCB سفت و سخت است. آنها را می توان تا کرد یا در گوشه ها پیچید. در مقایسه با PCB سفت و سخت مربوطه، فضای کمتری را اشغال می کنند. آنها سبک وزن هستند اما قدرت پارگی بسیار کمی دارند.

PCB انعطاف پذیر سخت:

ترکیب PCBهای صلب و انعطاف پذیر در بسیاری از کاربردهای فضایی و وزنی بسیار مهم است. به عنوان مثال، در یک دوربین، مدار پیچیده است، اما ترکیب PCB صلب و انعطاف پذیر باعث کاهش تعداد قطعات و کاهش اندازه PCB می شود. سیم کشی دو PCB را می توان روی یک PCB نیز ترکیب کرد. برنامه های رایج دوربین های دیجیتال، تلفن های همراه، ماشین ها، لپ تاپ ها و دستگاه هایی با قطعات متحرک هستند

PCB پرسرعت:

PCBهای پرسرعت یا با فرکانس بالا، PCBهایی هستند که برای برنامه‌هایی که شامل ارتباط سیگنال با فرکانس‌های بالاتر از 1 گیگاهرتز هستند استفاده می‌شوند. در این مورد، مسائل مربوط به یکپارچگی سیگنال مطرح می شود. مواد بستر PCB فرکانس بالا باید با دقت انتخاب شود تا نیازهای طراحی را برآورده کند.

مواد رایج مورد استفاده پلی فنیلن (PPO) و پلی تترا فلوئورواتیلن هستند. دارای یک ثابت دی الکتریک پایدار و تلفات دی الکتریک کوچک است. جذب آب کم اما هزینه بالایی دارند.

بسیاری از مواد دی الکتریک دیگر دارای ثابت های دی الکتریک متغیر هستند که منجر به تغییرات امپدانس می شود که می تواند هارمونیک ها را مخدوش کند و سیگنال های دیجیتال را از دست بدهد و یکپارچگی سیگنال را از دست بدهد.

PCB آلومینیومی:

مواد بستر PCB مبتنی بر آلومینیوم دارای ویژگی های اتلاف گرمای موثر هستند. به دلیل مقاومت حرارتی کم، خنک‌سازی PCB مبتنی بر آلومینیوم نسبت به PCB مبتنی بر مس مربوطه آن مؤثرتر است. گرما را در هوا و در ناحیه اتصال حرارتی برد PCB منتشر می کند.

بسیاری از مدارهای لامپ LED، LED های با روشنایی بالا از PCB پشتیبان آلومینیومی ساخته شده اند.

آلومینیوم یک فلز غنی است و قیمت استخراج آن پایین است، بنابراین هزینه PCB نیز بسیار پایین است. آلومینیوم قابل بازیافت و غیر سمی است، بنابراین سازگار با محیط زیست است. آلومینیوم قوی و بادوام است، بنابراین آسیب در هنگام ساخت، حمل و نقل و مونتاژ را کاهش می دهد

همه این ویژگی ها PCB های مبتنی بر آلومینیوم را برای کاربردهای با جریان بالا مانند کنترل کننده های موتور، شارژرهای باتری سنگین و چراغ های LED با روشنایی بالا مفید می کنند.

در نتیجه:

در سال های اخیر، PCB ها از نسخه های ساده تک لایه به سیستم های پیچیده تر، مانند PCB های تفلون با فرکانس بالا، تکامل یافته اند.

PCB در حال حاضر تقریباً تمام زمینه های فناوری مدرن و علم در حال تکامل را پوشش می دهد. میکروبیولوژی، میکروالکترونیک، نانوتکنولوژی، صنایع هوافضا، نظامی، اویونیک، رباتیک، هوش مصنوعی و سایر زمینه‌ها همگی بر اساس اشکال مختلف بلوک‌های ساختمانی برد مدار چاپی (PCB) هستند.