برد PCB چیست: راهنمای جامع برای مبتدیان
برد PCB چیست: راهنمای جامع برای مبتدیان
برد PCB به بردی اطلاق می‌شود که با استفاده از سیم‌ها و هادی‌ها اتصال الکتریکی را برای اجزای مختلف فراهم می‌کند و پشتیبانی مکانیکی برای قطعات روی سطح و سوکت نیز ارائه می‌دهد.
برد PCB چیست؟
بردهای PCB یا مدار چاپی مسیرهای نازک یا آثار مسی است که به طور پیچیده در مواد زیرلایه ای که عایق هستند مانند فایبرگلاس یا اپوکسی کامپوزیت حک شده است. ردهای مسی سیم کشی بین قطعات روی برد PCB را تشکیل می دهند. فرآیند تولید PCB از فوتولیتوگرافی برای چاپ دقیق مدار بر روی برد استفاده می کند. هنگامی که برد PCB ساخته شد، قطعات الکترونیکی را می توان بر روی لنت های مسی لحیم کرد تا یک مدار کامل تشکیل شود. برد PCB اتصالات بین این قطعات نصب شده را فراهم می کند و آنها را در یک سیستم الکترونیکی کاربردی ادغام می کند.
در حالی که امروزه می توان بردهای PCB را تقریباً در تمام تجهیزات الکترونیکی یافت، این اصطلاح به طور خاص به برد لخت بدون هیچ گونه اجزایی بر روی آن اشاره دارد. هنگامی که قطعات بر روی یک برد مدار چاپی لحیم می شوند، محصول حاصل به طور دقیق تر به عنوان مجموعه مدار چاپی (PCA) یا مجموعه برد مدار چاپی (PCBA) توصیف می شود.
انواع برد PCB
برد PCB یک طرفه
این به یک برد PCB گفته می شود که از یک بستر تک لایه ساخته شده است که تمام مدارها و اجزای آن فقط در یک طرف آن نصب شده اند. بردهای PCB یک طرفه با طراحی و فرآیند ساخت ساده، راندمان تولید بالا، هزینه کم و طیف وسیعی از کاربردها مشخص می شوند.
مطالب مرتبط : چسب بردهای الکترونیکی چیست؟
برد PCB دو طرفه
بردهای PCB دو طرفه
درست به نام خود، برد PCB دو طرفه به بردی اطلاق می شود که قطعات الکترونیکی در هر دو طرف زیرلایه نصب شده است. و دو روش برای مونتاژ اجزا وجود دارد: SMT (فناوری نصب سطحی) و THT (فناوری از طریق سوراخ). معمولاً برای برنامه‌هایی استفاده می‌شود که به مدارهای پیچیده‌تری مانند روشنایی LED، ماشین‌های فروش خودکار، کنترل‌های صنعتی و غیره نیاز دارند.
برد PCB چند لایه
بردهای PCB چند لایه
بردهای PCB چند لایه بسته به کاربرد و نیاز از سه یا چند لایه برد مدار تشکیل شده است. این نوع PCB به طراحان انعطاف‌پذیری بیشتری برای طرح‌بندی‌های پیچیده می‌دهد، به همین دلیل است که آنها را در نیروگاه‌های برق مانند دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های ذخیره‌سازی داده، فناوری GPS و سایر برنامه‌های پیشرفته پیدا خواهید کرد. داشتن چندین لایه رسانا به این معنی است که اجزا و ردپای می توانند بدون اتصال کوتاه از مسیرها عبور کنند و طرح های بسیار متراکم تری را ممکن می سازد. بنابراین هنگامی که برای رسیدگی به برخی از نیازهای الکتریکی جدی به یک برد با کارایی بالا نیاز دارید، چند لایه راه حلی است.
برد PCB صلب
بردهای PCB صلب
PCBهای صلب یک نوع متداول PCB هستند که از مواد بستر قوی ساخته می شوند. انعطاف پذیری و خمش آنها تا حد زیادی کاهش می یابد، بنابراین قطعات الکترونیکی مورد استفاده برای PCB های صلب طول عمر بیشتری دارند. علاوه بر این، این نوع برد PCB نویز الکترونیکی پایینی تولید می کند، بنابراین استفاده از برد PCB سفت و سخت به کاهش اثرات منفی بر محیط زیست کمک می کند. تا حدودی. برد PCB سفت و سخت عمدتاً در برنامه هایی مانند ماهواره ها، خودروها و هوا فضا و غیره استفاده می شود.
مطالب مرتبط : وظایف بردهای مدار چاپی یا PCB چیست ؟
برد PCB انعطاف پذیر
بردهای PCB انعطاف پذیر
بر خلاف PCB های صلب، بردهای مدار چاپی انعطاف پذیر از موادی ساخته شده اند که می توانند به راحتی خم شوند، اما هزینه ساخت آنها بیشتر است. بردهای PCB انعطاف پذیر مزایای زیادی دارند که بارزترین آنها انعطاف پذیری آنهاست. آنها را می توان روی لبه ها یا گوشه ها تا کرد، در حالی که، به دلیل انعطاف پذیری آنها، یک PCB منعطف می تواند مناطقی را پوشش دهد که ممکن است به چندین PCB سفت و سخت نیاز داشته باشند. علاوه بر این، PCB های انعطاف پذیر به فضای مونتاژ کمتری نیاز دارند و برای کاربردهایی که وزن و فضا مهم هستند، مناسب هستند.
مدار چاپی سخت انعطاف پذیر
مدار چاپی سخت انعطاف پذیر
مدارهای انعطاف پذیر صلب مزایای PCB های صلب و PCB های انعطاف پذیر را با هم ترکیب می کنند و با اتصال چندین لایه PCB های انعطاف پذیر به لایه های PCB صلب اجرا می شوند. در مقایسه با بردهای صلب یا فلکس، بردهای انعطاف‌پذیر صلب دارای قطعات الکترونیکی کمتری هستند و نیازی به اتصالات، هدرها و پیچ‌های تماسی ندارند و در نتیجه اندازه کلی PCB و وزن بسته‌بندی کوچک‌تر می‌شود. شما اغلب PCBهای سفت و سخت انعطاف پذیر را در مواردی مانند تلفن های همراه، دوربین های دیجیتال و ضربان سازها پیدا خواهید کرد.
برد مدار چاپی با پشتی آلومینیومی
برد مدار چاپی با پشتی آلومینیومی
PCB با پشت آلومینیوم به PCBهایی اطلاق می شود که از بسترهای آلومینیومی یا مسی استفاده می کنند، در حالی که بیشتر PCB ها عموماً از فایبرگلاس ساخته می شوند. آنها چندین مزیت دارند: اول اینکه راندمان حرارتی بهتری دارند، که آنها را به گزینه ای عالی برای برخی از پروژه ها با مدارهای پیچیده تر تبدیل می کند، زیرا می توانند به راحتی گرما را حتی پس از یک عملیات طولانی مدت از مدار به موقع دفع کنند. دوم، دوام بیشتر، برد PCB آلومینیومی در مقایسه با فایبرگلاس طول عمر بیشتری دارد. سوم اینکه برای محیط زیست بی ضرر هستند. ورق های آلومینیومی غیر سمی و سازگار با محیط زیست هستند و به راحتی قابل بازیافت هستند.
کاربردهای برد PCB
تجهیزات پزشکی
از ضربان‌سازها، دوربین‌های کوچک مورد استفاده در جراحی‌های کم تهاجمی، در تجهیزات پزشکی بزرگ مانند تجهیزات اشعه ایکس و اسکنرهای CAT، بردهای PCB نقش مهمی ایفا می کنند. به عنوان مثال، PCB های انعطاف پذیر و انعطاف پذیر، که در اندازه کوچک، وزن سبک و چگالی بالا هستند، می توانند برای تولید دستگاه های پزشکی فشرده تر و سبک تر مورد استفاده قرار گیرند و برای برخی از دستگاه های پزشکی پیچیده، PCB های انعطاف پذیر صلب یک ابزار خاص هستند. انتخاب ایده آل
هوافضا
با پیشرفت فناوری هوافضا، تقاضا برای بردهای PCB مورد استفاده در هواپیماها، ماهواره ها، هواپیماهای بدون سرنشین و سایر تجهیزات اویونیکی نیز در حال افزایش است. در این کاربردها اغلب از PCBهایی استفاده می شود که اندازه کوچکی دارند و مدارهای پیچیده را پشتیبانی می کنند. در این میان پرکاربردترین PCBهای صلب، انعطاف‌پذیر و انعطاف‌پذیر صلب هستند که در تابلوهای ابزار، کنترل پرواز، مدیریت پرواز و سیستم‌های ایمنی کاربرد دارند. طراحی کوچک و سبک آنها وزن کلی تجهیزات را کاهش می دهد که باعث کاهش نیاز مصرف سوخت می شود.
لوازم الکترونیکی مصرفی
ما می‌توانیم بردهای PCB را در وسایل الکترونیکی که معمولاً در خانه و محل کار استفاده می‌شوند، مانند رایانه‌ها، تلفن‌های هوشمند، تلویزیون‌ها، لوازم خانگی، سیستم‌های سرگرمی و غیره پیدا کنیم. این محصولات دارای الزامات بالایی در مورد بردهای PCB از جمله قابلیت اطمینان، وزن و عملکرد اتلاف گرما هستند.
تجهیزات صنعتی
اکثر تجهیزات صنعتی امروزی به صورت الکترونیکی کنترل می شوند و در نتیجه تقاضا برای بردهای PCB در سراسر صنعت افزایش می یابد. تجهیزاتی مانند تجهیزات تولیدی، تجهیزات اندازه گیری، تجهیزات قدرت، روبات ها همگی به بردهای PCB نیاز دارند. از آنجایی که تجهیزات صنعتی معمولاً در محیط های خشن کار می کنند، PCB های مورد استفاده در محیط های صنعتی باید به اندازه کافی بادوام باشند تا در برابر تحریکات شیمیایی، شوک فیزیکی، دمای بالا و سایر عوامل نامطلوب مقاومت کنند.
نورپردازی
به دلیل بهره وری بالای انرژی و طول عمر بیشتر دیودهای ساطع کننده نور، آنها روز به روز در بازارهای مختلف محبوبیت بیشتری پیدا می کنند، که منجر به استفاده روزافزون از بردهای PCB LED، به ویژه برد PCB پشت آلومینیومی با اتلاف حرارت بهتر در مقایسه با انواع دیگر بردهای PCB
نظامی و دفاعی
تجهیزات نظامی و دفاعی نیز از بردهای PCB که برای وسایل نقلیه، رایانه ها، ارتباطات و تجهیزات نظارتی مورد نیاز است، جدا نیست. PCB های مورد استفاده در این زمینه باید بسیار بادوام و قابل اعتماد بوده و در برابر دما و شرایط آب و هوایی شدید مقاومت کنند.
چگونه یک برد PCB بسازیم؟
نحوه ساخت برد PCB
مرحله 1 – طراحی برد PCB
قبل از ساخت، ابتدا باید یک طراحی PCB بر اساس الزامات پروژه انجام دهیم. طراحی معمولاً با استفاده از نرم‌افزارهای رایانه‌ای مانند Altium Designer، OrCAD، Pads و غیره تکمیل می‌شود. و وقتی طراحی را به پایان رساندیم، باید آن را به فرمت Gerber تبدیل کنیم که شامل اطلاعات مهمی مانند الگوهای حفاری، گمانه‌ها، نمادهای اجزاء است.
مرحله 2 – چاپ طرح
برای چاپ طرح برد PCB از چاپگر خاصی به نام پلاتر استفاده می کنیم. پلاتر با دقت بالایی ارائه می شود که می تواند جزئیات و لایه های مدارهای مدار را نشان دهد، که برای تولیدکنندگان برای تصویربرداری از بردهای PCB بسیار مفید است. و دو رنگ وجود دارد که در فیلم نشان داده می شود: جوهر شفاف و جوهر سیاه. برای لایه‌های داخلی، جوهر شفاف نشان‌دهنده مناطق غیر رسانا و جوهر سیاه نشان‌دهنده آثار و مدارهای مس رسانا است. در حالی که برای لایه های بیرونی معنای آنها برعکس است.
مرحله 3- مس را بردارید
برای ادامه ساخت برد PCB باید با استفاده از حلال مس، مس اضافی لایه های داخلی برد را حذف کنیم و مس مورد نظر سالم بماند. مقدار حلال اچ مس استفاده شده ممکن است متفاوت باشد، به عنوان مثال، برد PCB بزرگ نیاز به استفاده از مس و زمان بیشتری دارد.
مرحله 4- تراز کردن لایه ها
در این مرحله، برد PCB به مرحله بعدی می رود: تراز لایه. هر دو لایه داخلی و خارجی باید با استفاده از یک دستگاه پانچ نوری تراز شوند که می تواند یک پین را از طریق سوراخ ها به سمت پایین هدایت کند تا لایه های بردهای مدار چاپی را تراز کند.
مرحله 5 – بازرسی
در صورت قرار گرفتن لایه ها در کنار هم، امکان تصحیح خطاهای لایه های داخلی وجود ندارد، بنابراین بازرسی یک مرحله بسیار حیاتی است. از دستگاه بازرسی نوری خودکار برای اطمینان از عدم وجود نقص در بردها استفاده می شود. با استفاده از حسگر لیزری، دستگاه لایه‌ها را به دقت اسکن می‌کند و یک تصویر دیجیتالی برای مقایسه با فایل اصلی Gerber تولید می‌کند. اگر در طول فرآیند ناهماهنگی یافت شود، دستگاه مقایسه را ارائه می دهد تا بتوانیم جزئیات بیشتری را بدانیم.
مرحله 6- لمینیت لایه ها
ابتدا لایه ها با استفاده از گیره های فلزی به یکدیگر ثابت می شوند و لایه پیش آغشته بر روی حوضچه تراز قرار می گیرد. سپس قبل از قرار دادن لایه های فویل مسی، لایه زیرلایه روی پیش آغشته پوشانده می شود. و ورقه های بیشتری از prepreg در بالای لایه مس پوشانده می شود. در نهایت، فویل آلومینیومی و صفحه پرس مسی پشته را تمام می کنند.
مرحله 7 – فشار دادن لایه ها
برای فشار دادن این لایه‌ها، پین‌ها باید از میان لایه‌ها سوراخ شوند تا در یک راستا قرار گیرند، سپس دستگاه‌های پرس h را اعمال می‌کنند.
خوردن و فشار به لایه ها برای ذوب اپوکسی داخل پیش آغشته به ذوب لایه ها با هم.
مرحله 8 – حفاری
قبل از حفاری، باید از دستگاه های اشعه ایکس برای مکان یابی نقاط مته استفاده کنیم، سپس مته هدایت شده توسط کامپیوتر برای ایجاد سوراخ در هر لایه اعمال می شود. پس از اتمام سوراخ کاری، سیم مسی اضافی روی لبه پانل توسط ابزار کانتور حذف می شود.
مرحله 9 – آبکاری
پس از حفاری، برد PCB آبکاری می شود. ما از رسوب شیمیایی برای ادغام تمام لایه‌ها با هم استفاده می‌کنیم و با استفاده از محلول‌های شیمیایی دیگر که سطح پانل را با یک لایه نازک (حدود 1 میکرون) مس می‌پوشاند، تخته کاملاً تمیز می‌شود. .
مرحله 10 – تصویربرداری لایه بیرونی
در این مرحله قبل از تصویربرداری یک لایه فترزیست به لایه بیرونی اعمال می کنیم. در طول فرآیند، باید توجه داشته باشیم که باید در یک اتاق استریل قرار گیرد تا آلودگی ها از سطح لایه جدا شود. سپس از نور ماوراء بنفش برای سخت شدن فتوریست استفاده می کنیم، در حالی که هر مقاوم نوری نامطلوب حذف می شود.
مرحله 11 – آبکاری
درست مانند کاری که در مرحله 9 انجام دادیم، باید پانل را با یک لایه نازک مسی بپوشانیم. سپس، پانل با قلع نازک اندود می شود. در طی این فرآیند، می‌توانیم مس ناخواسته را حذف کنیم و در مرحله بعد از مس لایه بیرونی محافظت کنیم.
مرحله 12 – اچ کردن
با استفاده از محلول شیمیایی، می‌توان در این مرحله مس ناخواسته را حذف کرد، در حالی که مس مورد نظر که توسط قلع محافظت می‌شود، همچنان می‌تواند باقی بماند. این مرحله می تواند نواحی هادی و اتصالات بردهای PCB را ایجاد کند.
مرحله 13 – کاربرد ماسک لحیم کاری
قبل از ماسک لحیم کاری، دو طرف پانل باید تمیز شود. سپس یک جوهر ماسک لحیم اپوکسی برای پوشش پانل اعمال می شود. سپس نور ماوراء بنفش برای برداشتن ماسک لحیم کاری ناخواسته اعمال می شود و ماسک لحیم کاری مورد نظر در کوره پخته می شود.
مرحله 14 – صفحه ابریشم
در این مرحله اطلاعات حیاتی را روی برد چاپ می کنیم که مرحله بسیار مهمی است. و پس از تکمیل، برد PCB به آخرین فرآیند پوشش و پخت می رود.
مرحله 15 – پایان سطح
با توجه به نیازهای مختلف، تخته مدار چاپی را می توان با روکش قابل لحیم کاری که می تواند کیفیت لحیم کاری را بهبود بخشد، آبکاری شود.
مرحله 16 – تست
قبل از تحویل برد PCB به مشتریان، آزمایش الکتریکی روی برد برای آزمایش عملکرد PCBها و تأیید اینکه آیا آنها از طرح اصلی پیروی می کنند یا خیر، مورد نیاز است.
مطالب مرتبط :
