معرفی برد مدار چاپی (PCB)

"مدار چاپی PCB"  یا برد مدار چاپی چیست؟ برد مدار چاپی (PCB) یک مجموعه الکترونیکی است که از یک یا چند لایه هادی مسی برای ایجاد اتصال الکتریکی بین قطعات الکترونیک استفاده می کند و همچنین دارای یک یا چند لایه عایق است که وظیفه عایق سازی بین صفحات رسانا و استحکام بخشیدن به برد را بر عهده دارد. بردها را بر اساس نوع جنس عایق به چند دسته تقسیم بندی می‌شوند.

لیون الکترونیک (فروشگاه قطعات الکترونیک مرجع اصلی واردات قطعات الکترونیک) در این مقاله شما را با  انواع مختلف مدارهای چاپی (PCB) آشنا میکند:

انواع مختلف برد مدار چاپی چیست؟

انتخاب نوع ماده بستر یا عایق نقش کلیدی در بردهای مدار چاپی ایفا می کند، زیرا تا حد زیادی بر عملکرد، دوام و سایر ویژگی های برد شما تأثیر می گذارد. در نظر گرفتن عملکرد و خواص ماده از نظر مقاومت در برابر دما، چسبندگی، استحکام کششی، انعطاف پذیری، مقاومت دی الکتریک، ثابت دی الکتریک و بسیاری دیگر از عوامل فیزیکی، الکتریکی و حرارتی ضروری است.

عملکرد و سطح یکپارچگی مدار چاپی pcb کاملاً به مواد مورد استفاده برای ساخت مدار چاپی pcb بستگی دارد. امروزه، انواع جدیدی از مواد برای برآوردن الزامات عملکرد فنی دقیق دستگاه های الکترونیک استفاده می شود. در زیر به برخی از انواع پر استفاده آن اشاره می‌کنیم و به سوال کاربرد برد مدار چاپی چیست پاسخ خواهیم داد.

FR4

که مخفف (fire retardant) بازدارنده آتش است به دسته‌ای از مواد متشکل از الیاف فایبرگلاس بافته شده که با چسب رزین اپوکسی مخلوط شده، اشاره دارد. از جمله دلایل محبوبیت آن عبارتند از:

• استحکام دی الکتریک بالا
• وزن کم
• استحکام مکانیکی بالا
• مقاومت در برابر رطوبت

برد مدار چاپی FR4 کاربردهای بسیار زیادی در طراحی های فرکانس بالا پیدا می کند. مواد FR4 در دمای استاندارد و همچنین دمای نرم شوندگی بالا موجود است.

FR406

این یک ماده یک اپوکسی با کارایی بالا است که برای برآورده کردن ملزومات بردهای مدار چاپی چند لایه طراحی شده است. این ماده با روشی مشابه مواد PCB استاندارد FR4 پردازش می‌شود. با این حال، می‌توان آن را در ضخامت‌های بسیار کم تولید کرد و همچنین عملکرد حرارتی و شیمیایی عالی را ارائه می دهد.

370HR

370HR یک لمینت FR4 با کارایی بالا است که برای تولید بردهای مدار چاپی چند لایه استفاده می شود، جایی که قابلیت اطمینان و حداکثر پایداری حرارتی ضروری است. این لمینت ها از یک رزین اپوکسی چند منظوره مهندسی شده و با الیاف شیشه ای کلاس E تقویت شده اند. این ماده عملکرد حرارتی بهتری نسبت به FR4 دارد.

Rogers 4003

RO4003 یک برد مخصوص مدارات فرکانس بالا است که در ساختمان آن از مواد PTFE  استفاده نشده، همچنین این برد توسط ورقه های سرامیکی/ هیدروکربنی تقویت شده است. این نوع برد برای مدارات دارای حجم بالا و دارای عملکرد حساس طراحی شده‌اند. در حالی که این برد با همان روش تولید برد FR4 تولید می‌گردد، اما کنترل و دقت بالایی را بر روی ثابت دی الکتریک یکنواخت و یکسان ارائه می دهد.

بر خلاف بردهای مختلف مبتنی بر PTFE، این ماده نیازی به پروسه ایمنی در هنگام کار ندارد. بردهای RO4003 دارای استاندارد  UL 94V-0 نیستند، به این معنی که در مواردی  که نیاز به این درجه از استاندارد ایمنی اشتعال پذیری هستند نمی‌باشد.

Rogers 4350

مواد راجرز 4350  دارای استاندارد اشتعال پذیری UL 94V-0 هستند، و توسط ورقه‌های  سرامیک / هیدروکربنی تقویت شده‌اند. این بردها  مانند بردهای استاندارد FR4 پردازش و تولید می‌شوند. RO4350B  کنترل دقیقی بر روی ثابت دی الکتریک  فراهم می کند و بر خلاف مواد مایکروویو مبتنی بر PTFE نیازی به پروسه ایمنی خاص در هنگام کار ندارد.

بردهای آلومینیومی و مس

برد مدار چاپی با بیس فلزی (MCPCB) نوعی برد مدار چاپی است که حاوی لایه بیس فلزی است. این بیس به گونه ای طراحی شده است که گرما را از اجزایی که مقدار قابل توجهی گرما تولید می کنند، هدایت کند. برخلاف بردهای مدار چاپی FR4  یک برد مدار چاپی با هسته فلزی از یک فلز  برای افزایش هدایت حرارتی PCB استفاده می کند. هسته فلزی از یک صفحه فلزی با ضخامت مناسب برای دفع گرما تشکیل شده است.

مزایای برد مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB)

هدف اصلی یک برد مدار چاپی با بیس فلزی، دفع گرماست. این برد از گرم شدن بیش از حد اجزایی که روی آن نصب شده اند جلوگیری می کند. همچنین سطح بهینه دمایی عملکرد قطعه را حفظ می کند و در عین حال طول عمر قطعات را افزایش می دهد. یک PCB معمولی FR4 در انتقال حرارت سریع هشت برابر کمتر از یک برد مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB) کارایی دارد.

با توجه به درجه بالای  گرما که در کاربردهای خاص تولید می‌شود، خنک‌سازی عمومی مانند آنچه که از طریق فن‌ها انجام می‌شود ممکن است کافی نباشد - در این صورت برد مدار چاپی با بیس فلزی (MCPCB) یک گزینه برتر است.

ویژگی بردهای تفلونی چیست؟

پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) به طور گسترده ای برای ساخت مدار چاپی pcb در محصولات ارتباطات سیار و محصولات سیستم مخابراتی و ماهواره‌ای، در میان چندین ماده دیگر، انتخاب می شود. این ماده بیشتر با نام تجاری تفلون که توسط DuPont علامت تجاری است شناخته می شود. سازندگان PCB به دلیل چندین ویژگی منحصر به فرد آن، به طور فزاینده ای از این ماده در تولید بردهای مدار چاپی فرکانس بالا و سرعت بالا  استفاده می کنند.

بیایید ویژگی هایی را ببینیم که به محبوبیت تفلون در تولید مدار چاپی pcb برای سیستم‌های با کاربرد حیاتی می افزایند. پلی تترا فلوئورواتیلن، که یک پلیمر بر پایه فلوئوروکربن است، دارای مجموعه ای منحصر به فرد از خواص مکانیکی و شیمیایی است. این ماده تا دمای 260 درجه سانتیگراد و دمای برودتی تا 260 درجه سانتیگراد را تحمل می کند. علاوه بر این، چند مورد از ویژگی های مهم مواد تفلون عبارتند از:

• وزن مولکولی بالا
• ضریب اصطکاک پایین
• خواص دی الکتریک خوب
• واکنش پذیری شیمیایی کم
• مقاومت خوب در برابر شعله
• قدرت فیزیکی زیاد در برابر فشار و ارتعاش
• پایداری دما
• ضد رطوبت
• مقاومت در برابر روغن، گریس
• ثابت دی الکتریک پایین همراه با توان عایقی خوب
• مقاومت در برابر عناصر جوی و UV
• عایق الکتریکی و حرارتی

در صورتی که می‌خواهید اطلاعات بیشتری درباره‌ی این مفاهیم مهم بدست بیاورید، می‌توانید مقاله « آردوینو چیست و چه کاربردی دارد؟» را مطالعه کنید زیرا یکی از مفاهیم مهم در دنیای الکترونیک است.

سخن پایانی

هر طراح و و سازنده برد الکترونیک باید با توجه به نوع دستگاه و شرایط مدار خود نوع متریال برد مدار چاپی خود را انتخاب کند، استفاده از متریال مناسب و صحیح می‌تواند به ارتقا کیفی دستگاه شما کمک کند.