برد مدار چاپی یک پلاک یا پنل کوچک است که بر روی آن ادوات الکترونیکی و اجزای مداری مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها، ترانزیستورها و میکروچیپ‌ها قرار دارند. این بردها برای ساخت مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. طرح مدار در نرم‌افزارهای طراحی مدار چاپی تولید می‌شود و سپس مواد مناسبی مانند فویل مس بر روی برد چاپی چاپ می‌شوند. سپس قطعات الکترونیکی بر روی این برد جوش داده می‌شوند و مدارهای الکترونیکی ایجاد می‌شوند. در این مقاله قصد داریم تا راجع به عوامل تاثیرگذار بر روی قیمت مدار چاپی صحبت کنیم. اگر مایلید تا اطلاعات بیشتری به دست آورید، در ادامه این نوشتار همراه ما باشید.
عوامل تاثیرگذار بر روی قیمت برد مدار چاپی
در واقع، قیمت بردهای مدار چاپی ممکن است تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار بگیرد که در این بخش، مهم‌ترین عواملی را که بر روی قیمت برد مدار چاپی تاثیرگذار است را بررسی می‌کنیم:
1. اندازه و پیچیدگی برد
اندازه برد و میزان پیچیدگی طرح مداری بر روی آن، به طور مستقیم بر قیمت مدار چاپی تأثیر می‌گذارد. بردهای بزرگتر و پیچیده‌تر ممکن است قیمت بالاتری داشته باشند.
2. جنس مواد استفاده شده
نوع موادی که برای ساخت برد استفاده می‌شود، نقش مهمی در قیمت نهایی ایفا می‌کند. مثلاً بردهای با سطح مس بیشتر، قیمت بالاتری دارند.
3. لایه‌های برد
تعداد لایه‌های برد نیز تأثیر قابل توجهی در قیمت دارد. بردهای چند لایه معمولاً گرانتر از بردهای یک لایه هستند.
4. تعداد و نوع قطعات
تعداد و نوع قطعات مورد استفاده بر روی برد نیز می‌تواند تأثیرگذار باشد. هرچه تعداد قطعات بیشتر و پیچیدگی آنها بیشتر باشد، قیمت بردها نیز بالاتر می‌رود.
5. حجم تولید
حجم سفارش بردها نیز نقشی مهم در قیمت‌گذاری دارد. بردهایی که به صورت تک قطعه تولید می‌شوند معمولاً قیمت بالاتری دارند نسبت به بردهایی که به صورت تعداد بالا تولید می‌شوند.
این تنها چند مثال از عواملی است که ممکن است بر روی قیمت بردهای مدار چاپی تأثیرگذار باشند و در هر صنعتی ممکن است عوامل دیگری نیز دخالت داشته باشند.
6. حداقل سایز سوراخکاری
حداقل سایز سوراخکاری در برد مدار چاپی اشاره به اندازه کوچک‌ترین سوراخ یا حفره‌هایی دارد که در فرآیند ساخت برد برای اتصالات الکتریکی یا قطعات مختلف استفاده می‌شود. سوراخ‌ها به منظور نصب اجزای الکترونیکی، ترکیب عناصر و اتصال راهبردی بین لایه‌های مختلف برد استفاده می‌شوند.
در صنعت بردهای مدار چاپی، برای هر ابعاد سوراخ و سرکوب باید عموماً قوانین و استانداردهای مشخصی رعایت شود. حداقل سایز سوراخکاری نشان دهنده ابعاد حفره‌هایی است که می‌توان با استفاده از ابزارهای سوراخکاری در برد ایجاد کرد. این اندازه می‌تواند مورد نیاز برای جاگذاری قطعات یا اتصال راهبردی باشد.
به طور کلی، حداقل سایز سوراخکاری به دقت و پیچیدگی برد و نوع قطعات استفاده شده بر روی آن بستگی دارد. همچنین، استانداردها و نیازهای به روز صنعت را نیز باید در نظر گرفت تا اتصالات و قطعات بر روی برد به درستی کار کنند. بنابراین حداقل سایز سوراخکاری نیز بر روی قیمت برد مدار چاپی تاثیر گذار است.
7. حداقل عرض ترک
اصطلاح “حداقل عرض ترک” یا به انگلیسی “Minimum Trace Width” در بردهای مدار چاپی به ابعاد کوچک‌ترین مسیرهای روی برد اشاره دارد. این مسیرها، که به عنوان تراک (تریس یا راهبرد) شناخته می‌شوند، برای اتصال قطعات و سیگنال‌های الکتریکی بکار می‌روند.
حداقل عرض ترک نشان دهنده عرض حداقلی است که باید برای تراک‌ها در نظر گرفته شود تا به دقت و کیفیت مناسب برسند. این اندازه می‌تواند بسته به نوع برد، استانداردها، نیازهای طراحی و فناوری مورد استفاده متغیر باشد.
اهمیت حداقل عرض ترک در بردهای مدار چاپی این است که عرض تراک‌ها تأثیر مستقیمی بر روی مقاومت، امپدانس، نویز و تداخل‌های الکترومغناطیسی در سیگنال‌های الکتریکی دارد. بنابراین، رعایت حداقل عرض ترک ضروری است تا عملکرد و استحکام سیستم الکتریکی به مطلوبی دست یابد. حداقل عرض ترک یکی از پارامترهایی است که در تعیین قیمت برد مدار چاپی، تاثیرگذار است.
8. فاصله یا کلیرنس
“فاصله” یا به اصطلاح “کلیرنس” در بردهای مدار چاپی به فاصله‌ای اشاره دارد که بین دو تراک یا عنصر مختلف روی برد وجود دارد. این فاصله ممکن است به صورت افقی (بین تراک‌ها) یا عمودی (بین لایه‌های برد) تعریف شود.
کلیرنس از اهمیت بسیاری برخوردار است، زیرا تعیین کننده عدم تداخل الکترومغناطیسی بین عناصر مختلف در برد می‌باشد. با توجه به کوچک شدن اندازه بردها و افزایش تراک‌ها و قطعات موجود در یک برد، رعایت کلیرنس دقیق بین تراک‌ها، اجزا اساسی‌ای همچون جریان، ولتاژ و امپدانس را تأمین می‌کند تا مشکلات ناخواسته مانند تداخل الکترومغناطیسی، نویز و تغییر رفتار سیگنال‌ها را به حداقل برساند. فاصله یا کلیرنس یکی از عوامل تاثیرگذار در قیمت برد مدار چاپی است.
9. پوشش نهایی در بردهای مدار چاپی
پوشش نهایی در بردهای مدار چاپی می‌تواند از انواع مختلفی باشد، که هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در زیر چند نوع معمول از پوشش‌های نهایی در بردهای مدار چاپی را ذکر می‌کنیم:
1. روکش حفاظتی (Solder Mask)
این پوشش عموماً بر روی سطح بالای برد قرار می‌گیرد و باعث می‌شود تا تراک‌ها و مسیرهایی که نباید با جوش خمیری (سولدر) پوشیده شوند، محافظت شوند. روکش حفاظتی معمولاً سبز است، اما می‌تواند در رنگ‌های دیگری نیز تولید شود.
2. روکش نیکل/طلا (Nickel/Gold Plating)
این پوشش برای حفاظت از تراک‌ها در برابر اکسیداسیون، کارشکنی و استحکام مکانیکی استفاده می‌شود. روکش طلا همچنین برای ارتباط الکتریکی بهتر و دوام بیشتر در سیستم‌های با حساسیت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3. روکش سیلک (Silkscreen)
این پوشش به صورت چاپ شده روی برد قرار می‌گیرد و برای برجسته کردن نام، عنوان، شماره قطعه و سایر اطلاعات مربوط به برد استفاده می‌شود. روکش سیلک معمولاً سفید است و رنگ‌های دیگر نیز به کار می‌رود.
4. روکش ایمنی (Conformal Coating)
این پوشش به صورت لایه‌ای نازک بر روی کل برد یا بخشی از آن قرار می‌گیرد و برای حفاظت در برابر رطوبت، گرد و غبار، تغییرات دما و تأثیرات محیطی دیگر استفاده می‌شود. این روکش معمولاً از رزین‌های حلال یا سیلیکون تشکیل شده است.
همچنین، در بردهای مدار چاپی می‌توان از سایر پوشش‌ها و روکش‌های نهایی نیز استفاده کرد، مانند روکش پلیمیدی (Polyimide) برای بردهای انعطاف‌پذیر یا روکش سرامیکی (Ceramic Coating) برای بردهای مدارهای قدرت.
10. ضخامت مس
ضخامت مس در بردهای مدار چاپی به عنوان لایه پیچیده مدار چاپی (PCB) نقش مهمی ایفا می‌کند. اندازه قطر مس به کار رفته در PCB به مقدار و واحد تصریح شده به عنوان اونس مربع یا میکرومتر (µm) اندازه گیری می‌شود.
اصولاً در PCB، مس بر روی سطح لایه پایه قرار می‌گیرد. قطر مس ممکن است در PCBها متفاوت باشد و به موارد زیر وابسته است:
1. نوع PCB
PCBها می‌توانند دو لایه، چند لایه (مثل 4 لایه، 6 لایه و غیره) یا حتی بیشتر باشند. در هر لایه، ضخامت مس ممکن است متفاوت باشد. برای مثال، یک PCB دو لایه معمولاً دارای دو لایه مس با ضخامت یکسان است.
2. استفاده مورد نظر
برخی از PCBها به دلایل فنی نیاز به لایه مس با ضخامت بزرگتر یا کوچکتر دارند. برای مثال، در بردهای قدرت یا بردهایی با عملکرد RF (فرکانس رادیویی)، لایه مس با ضخامت بزرگتر استفاده می‌شود برای حداکثر انتقال حرارت و کارایی بالا.
3. استانداردهای مربوطه
برای هر برد مدار چاپی، استانداردهای خاصی برای اندازه گیری اندازه و قطر مواد مسی مشخص می‌شوند. برای مثال، در استاندارد IPC-6012، سطوح گوناگونی از قطر مواد مسی برای هر نوع PCB تعیین شده است.
به طور کلی، قطر مس در PCB ممکن است از 1 اونس (یا تقریباً 35 میکرومتر) تا 3 یا 4 اونس (به ترتیب حدود 105 یا 140 میکرومتر) باشد. اما این مقادیر قابل تغییر و سفارشی‌سازی هستند و به نیازهای خاص پروژه بستگی دارد.
4. انواع مواد برای ساخت PCB
در مدارات چاپی (PCB)، از انواع مواد مختلف برای ساخت لایه‌های PCB استفاده می‌شود. در زیر، چندین نوع متداول از مواد برای ساخت PCB را بررسی می‌کنیم:
1. FR-4
یکی از مواد معمول و پرکاربرد برای ساخت PCB، FR-4 نام دارد. این یک لایه مستعد کامپوزیتی (Composite) است که از الیاف شیشه‌ای و ماتریس رزینی سخت ساخته می‌شود. FR-4 مقاومت مکانیکی و حرارتی بالا، عایق الکتریکی خوب و قابلیت پردازش آسان را داراست.
2. فلزات مبتنی بر پلیمر (Metal Core PCBs)
در این نوع PCB، یک لایه فلزی مانند آلومینیوم یا مس به عنوان پایه استفاده می‌شود. این فلزات به عنوان هدایت حرارتی برای حفظ دما در مدارات حرارتی استفاده می‌شوند.
3. فلزات نشان دار شده (Deposited Metal PCBs)
در این نوع PCB، مس یا آلومینیوم به طور مستقیم بر روی سطح لایه پایه سواد (Substrate) رشته می‌شود. این روش معمولاً برای ساخت PCB با سطح بالایی از راندمان و قابلیت هدایت حرارتی استفاده می‌شود.
4. سرامیک (Ceramic)
آرایه‌های سرامیکی نیز در ساخت PCB مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرامیک به عنوان یک ماده جامد با خواص حرارتی بالا، عایق الکتریکی عالی و پایداری در برابر شرایط محیطی سخت مورد توجه است.
5. PTFE (Polytetrafluoroethylene)
این یک ماده پلاستیکی است که عمدتاً برای ساخت PCB با کاربردهای RF و مایکروویو استفاده می‌شود. PTFE خاصیت عایق الکتریکی بسیار عالی، پایداری حرارتی بالا و کاهش کمتر جفت کنترل کابل را ارائه می‌دهد.
همچنین، برای ساخت PCB می‌توان از سایر مواد نیز استفاده کرد، مانند پلی‌آمید (Polyimide) که در مدارات انعطاف‌پذیر (Flex PCBs) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
جمع‌بندی
در این قملاه راجع به عوامل تاثیرگذار بر روی قیمت برد مدار چاپی صحبت کردیم. در انتخاب ماده مناسب برای PCB، عواملی مانند نیازهای فنی پروژه، بودجه موجود، پایداری حرارتی، عملکرد RF و محیط‌زیست نیز باید مد نظر قرار گیرد. انتخاب ماده مناسب برای ساخت برد مدار چاپی، یکی از عوامل تاثیرگذار بر روی قیمت برد مدار چاپی است. برای سفارش تولید برد مدار چاپی، به وبسایت بیس الکترونیک مراجعه نمایید.