انواع مختلف PCB، ویژگی‌ها و کاربردها که قبل از سفارش باید بدانید
مقدمه
آیا می‌دانید انواع مختلف PCB وجود دارد که با توجه به نیازتان، باید آن را انتخاب کنید؟ از PCBهای یک طرفه تا PCBهای چند لایه و یا حتی انعطاف‌پذیر. اما قبل از تصمیم‌گیری درمورد اینکه کدام نوع برای کار شما مناسب است، باید اطلاعات کافی در این مورد داشته باشد. پس با دینابرد همراه باشید تا درمورد انواع فیبر مدارچاپی، ویژگی‌ها و کاربردهای هر کدام آشنا شوید.
فیبر مدار چاپی چیست؟
برد مدارچاپی که به عنوان PCB نیز شناخته می‌شوند، بردهای الکترونیکی هستند که در اکثر وسایل الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بردها هم از نظر فیزیکی و هم الکترونیکی از دستگاه پشتیبانی کرده و قطعات الکترونیکی را به هم متصل می‌کنند.
PCBها معمولا از چندین لایه با روکش مسی تشکیل شده‌اند. تعداد این لایه‌ها می‌توانند از یک لایه تا پنجاه لایه متغیر باشند، در واقع به این معنی است که طیف گسترده‌ای از PCBها برای انتخاب وجود دارد.
PCBها را می‌توان در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مانند تلفن‌های همراه، تلویزیون‌ها، تجهیزات رسانهای، روشنایی و حتی در تجهیزات صنعت هوافضا مشاهده کرد و آنها در صنایع گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انواع مختلف PCB وجود دارد که هر کدام مراحل و فرایندهای طراحی، ساخت و مونتاژ خاص خود را دارند. بردهای یک رو، دو رو، چند لایه، سخت، انعطاف پذیر و … نمونه‌هایی از این بردها هستند.
۱- بردهای یک رو (یک طرفه)
PCB یک طرفه رایج‌ترین نوع برد مدار چاپی است که یک طرف آن پوششی از لایه مسی رسانا داشته و قطعات الکترونیکی در یک طرف برد لحیم می‌شود. از آنجایی که این نوع برد فقط یک لایه رسانا دارد مسیرهای نمی‌توانند با هم تلاقی و یا همپوشانی داشته باشند. همچنین قطعات فضای زیادی را اشغال می‌کنند. بردهای مدارچاپی یک طرفه برای ابزارهای الکتریکی و الکترونیکی اولیه و کم‌هزینه همچون ماشین حساب، منبع تغذیه، تابلوهای روشنایی LED، رادیوهای FM، مدارهای زمانبندی شده و … استفاده می‌شوند.
مزایای بردهای یک رو (یک طرفه)
- مقرون به صرفه است
- ساخت آن آسان است
- برای طرح های کم تراکم مناسب است.
- اگر مشکلی به وجود آید به راحتی قابل عیب‌یابی و رفع است
- طراحی آن آسان است
- با سرعت بالاتر، در مقادیر بیشتر و با مشکلات احتمالی کمتر تولید می‌شوند (آماده‌سازی در زمان کوتاه‌تر برای مشتریان)
۲- بردهای دو رو (دوطرفه)
یک لایه نازک از مواد رسانا، مانند مس، به هر دو طرف پشت و روی برد در یک PCB دو طرفه اضافه می‌شود. سوراخ‌هایی که روی برد ایجاد می‌شوند، اجازه می‌دهد تا قطعات الکترونیکی از یک طرف به طرف دیگر متصل شوند. PCBهای دو رو انتخابی محبوب در صنعت بردهای مدار چاپی هستند، زیرا امکان طراحی مدارهای پیچیده‌تر را فراهم می‌کنند. با استفاده از PCBهای دو طرفه می‌توان قطعات را در هر دو طرف برد نصب کرد.
PCBهای دو رو کاربردهای مختلفی دارد مانند استفاده در سیستم‌های تلفن همراه، مانیتورینگ برق، تقویت کننده‌ها، سیستم‌های UPS و …
مزایای بردهای دو رو (دوطرفه)
- قابلیت فشرده سازی بیشتر مدار را فراهم می‌کنند و در نتیجه اندازه برد کاهش می‌یابد
- برای سیستم‌های الکترونیکی پیشرفته‌تر مناسب است
- مسیر یابی انعطاف بیشتری خواهد داشت
- افزایش تراکم و امکان نصب قطعات بیشتر روی مدار امکان‌پذیر است
۳- بردهای چند لایه
PCBهای چند لایه بیش از دو لایه مسی دارند. بسیاری از بردهای مدار چاپی دارای یک یا دو لایه رسانا هستند که بر روی یک بستر دو طرفه یا یک طرفه ساخته می‌شوند. یک PCB چند لایه با استفاده از چندین لایه از مواد پایه طراحی و تولید می‌شود. به طور کلی، هر فیبر مدار چاپی که دارای حداقل سه لایه رسانا باشد در این دسته قرار می‌گیرد. PCBهای چندلایه به شکل “ساندویچ” طراحی شده‌اند و چندین لایه رسانای دو طرفه با استفاده از مواد عایق به هم فشرده شده‌اند. همه اینها باید تحت فشار و دمای بالا به هم چسبانده و لمینت شوند تا اطمینان حاصل شود که هیچ شکاف هوایی وجود ندارد و مجموعه نهایی PCB پایدار است.
PCB های چند لایه در رایانه‌ها، لپ تاپ‌ها، تلفن‌های همراه، تبلت‌ها، تجهیزات پزشکی، ردیاب‌های GPS و بسیاری دیگر از مدارها و دستگاه‌های پیچیده‌تر صنعتی و پزشکی استفاده می‌شوند.
مزایای بردهای چند لایه
- در اندازه جمع و جور تهیه می‌شود
- استحکام بالایی دارند
- انعطاف پذیری بالایی را برای طراحی ایجاد می‌کند
- برای مدارهای پر سرعت مناسب است
۴- PCBهای سخت
همانطور که از نام آن پیداست PCB سخت برد مدار چاپی است که نمی‌تواند خم شود و به هیچ وجه انعطاف ندارد. این نوع PCB از چندین لایه و زیرلایه تشکیل شده‌اند که همگی با چسب و حرارت به هم متصل شده‌اند. درست است که برخی بردهای مدار چاپی یک لایه، دو لایه و یا چندلایه هستند ولی این بردها بسته به نیاز می‌توانند یکی از این حالات را داشته باشند. اما توجه شود که پس از تولید به هیچ عنوان نمی‌توان آنها را اصلاح کرد و یا تغییر داد. PCBهای سخت در تجهیزات GPS، کامپیوتر، لپ تاپ، تبلت، تلفن همراه، اشعه ایکس، مانیتور قلب، اسکن CAT، سیستم‌های MRI، سنسورهای دما، ابزار دقیق برج کنترل و غیره استفاده می‌شوند.
مزایای PCBهای سخت
- نسبت به بردهای انعطاف پذیر، مقرون به صرفه هستند
- قبل از تولید می‌توان به راحتی مشکلات آن را تشخیص داد
- نویز الکترونیکی کم دارند
- توانایی جذب ارتعاشات در این بردها مناسب است
- فشرده – جمع و جور هستند
- سبک وزن هستند
۵- PCBهای انعطاف پذیر (فلکسی)
یک برد مدار چاپی انعطاف پذیر از مدارهای چاپی و اجزای زیادی تشکیل شده است که بر روی یک بستر انعطاف پذیر چیده شده‌اند. PCBهای انعطاف پذیر معمولا از پلی آمید، PEEK (پلی اتر کتون) یا یک فیلم پلی استر رسانای شفاف ساخته می‌شوند. بردهای مدار فلکس، مدار چاپی فلکس، مدارهای فلکس و مدارهای چاپی همه کاره، نام‌های دیگر این نوع بردها هستند.
این بردهای مدار چاپی با استفاده از قطعات مشابه برد مدارهای چاپی سخت ساخته می‌شوند. وجه تمایز اصلی آنها این است که برد به گونه‌ای طراحی شده است که در طول طراحی و اجرا، به شکل دلخواه منعطف شود. این PCBها در انواع یک طرفه، دو طرفه و چند لایه موجود هستند. PCBهای فلکس معمولا نازک و سبک وزن هستند و می‌توانند در فضاهای کوچک و بعنوان کانکتور به خوبی کار کنند.
PCBهای فلکس در ساخت دیودهای ساطع کننده نور آلی (OLED)، ساخت LCD، سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر، صنایع خودرو سازی، تلفن‌های همراه، دوربین‌ها و محصولات الکترونیکی پیچیده مانند رایانه‌های لپ تاپ استفاده می‌شوند.
مزایای PCBهای انعطاف پذیر
- صرفه جویی در فضا
- بدون نیاز به کانکتورها در برد
- افزایش قابلیت اطمینان و تکرارپذیری
- ارائه مشخصات الکتریکی یکنواخت برای مدارهای با سرعت بالا
- مناسب برای برنامه‌هایی که در آن تراکم ردیابی سیگنال بالا مورد نیاز است
- PCBهای فلکس به دلیل داشتن بسترهایی مانند پلی‌آمید، گرما را بهتر از سایر مواد روی مدار پخش می‌کنند و می‌توانند در برابر دماهای شدید مقاومت کنند.
۶-PCBهای انعطاف پذیر سخت
برد مدار چاپی Rigid-Flex یک برد مدار ترکیبی است که عناصری از بردهای مدار انعطاف‌پذیر و سخت را ترکیب می‌کند و در نتیجه برد را می‌توان خم کرد و معمولا در طول فرآیند تولید، به شکل یا منحنی خمیده در می‌آید. بخش منعطف برد معمولا برای اتصالات بین بردهای سخت استفاده می‌شود که به خطوط هادی باریکتر اجازه می‌دهد که فضای کمتری را اشغال کند و در نتیجه بردهای کوچکتر ایجاد شود.
استفاده از PCBهای انعطاف‌پذیر برای اتصالات، اغلب نیاز به کانکتورها را که حجیم و دست و پا گیر هستند، را از بین می برد و باعث می‌شود بردهای مدار چاپی انعطاف پذیر بسیار سبک‌تر شوند. طراحی‌های Figid-Flex PCB کمی پیچیده‌تر هستند، زیرا این بردها به صورت سه بعدی ساخته می‌شوند و به برد اجازه می‌دهند تا شکل یا شکل دلخواه را برای محصول ایجاد کنند. طراحی یک برد به صورت سه بعدی امکان عملکرد فضایی بیشتری را فراهم می‌کند، که می‌تواند در موارد خاصی که به کاهش فضا و وزن نیاز است، مانند دستگاه‌های پزشکی، استفاده شود.
مزایای PCBهای انعطاف پذیر سخت
- می‌توان آن را تا ۳۶۰ درجه خم کرد
- فضای مورد نیاز را از طریق قابلیت سه بعدی کاهش می‌دهد
- مقاومت بالایی در برابر ضربه دارد
- باعث افزایش قابلیت اطمینان در طراحی و تولید می‌شود
- سبک وزن هستند
- با کاهش اتصالات لحیم کاری، باعث اطمینان بیشتر اتصال می‌شود
- فرآیندهای مونتاژ PCB ساده‌تر است
- مدار چاپی Rigid-Flex همچنین فرآیند مونتاژ ساده‌تری دارند زیرا کابل‌ها و کانکتورهای کمتری در سرتاسر آنها استفاده می‌شود.
جمع‌بندی مطالب
با توجه به اینکه صنایع مختلفی نیاز به بردهای PCB دارند و همچنین انواع مختلفی از این نوع بردها وجود دارد، بهتر است قبل از سفارش با انواع بردهای مدارچاپی آشنا شد. بردهای PCB از لایه‌های مختلفی تشکیل می‌شود که می‌توان قطعات را فقط یک طرف برد و یا دو طرف مونتاژ کرد. این بردها می‌توانند یک لایه (یک رو، یک طرفه)، دو لایه (دو رو، دو طرفه)، چند لایه (چند رو، چند طرفه)باشند. حتی از نظر سختی و انعطاف‌پذیری که آیا می‌توان آن را خم کرد و شکل داد و یا نه، به PCBهای سخت، PCBهای انعطاف پذیر و PCBهای انعطاف پذیر سخت تقسیم می‌شوند.
شما به کدام نوع نیاز دارید؟