انواع برد مدار چاپی

انواع برد مدار چاپی وجود دارد که نسبت به 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 بخش از مطلب، به معرفی انواع برد مدار چاپی و بررسی ویژ‌گی‌‌های مربوط به هر کدام می‌پردازیم؛ پس در ادامه این مطلب همراه ما باشید.

انواع بردها به لحاظ متریال ساخت

بردهای مدار چاپی به لحاظ متریال مورد استفاده در ساخت‌شان، انواع مختلفی دارند که سبب می‌شود هر برد بسته به نوع مواد و ساختارش، کاربرد منحصر به فردی داشته باشد. در این بخش با انواع برد مدار چاپی نظیر برد مدار چاپی فایبر، برد مدار چاپی آلومینیومی، برد مدار چاپی نیم فایبر و برد مدار چاپی استخوانید صحبت می‌کنیم.

1. برد مدار چاپی فایبر

در این بخش از مطلب، راجع به این موضوع صحبت می‌کنیم که برد مدار چاپی فایبر چیست و از چه موادی برای ساخت آن استفاده می شود؟

برد مدار چاپی فایبر (Fiber PCB) یا همان PCB الیاف شیشه‌ای یک نوع PCB است که از مواد الیاف شیشه‌ای به عنوان لایه‌های اصلی استفاده می‌کند. این نوع PCB برای مدارات با نیازهای بالای مکانیکی و حرارتی استفاده می‌شود.

معمولاً در ساخت برد مدار چاپی فایبر از مواد زیر استفاده می‌شود:

1.    الیاف شیشه‌ای

الیاف شیشه‌ای مانند E-glass (شیشه الکترونیکی) و S-glass (شیشه سیلیکاتی) استفاده می‌شود. این الیاف دارای خواص مکانیکی بسیار بالا و مقاومت الکتریکی خوبی هستند.

2.    رزین

رزین‌های اپوکسی (epoxy) اغلب برای چسبندگی الیاف شیشه‌ای استفاده می‌شوند و به عنوان ماده پایه PCB عمل می‌کنند. این رزین‌ها مقاومت مکانیکی، عایق الکتریکی بالا و پایداری در برابر حرارت و تغییرات آب دارند.

3.    آلومینیوم

در مواردی که برد مدار چاپی فایبر نیاز به هدایت حرارتی بالا دارد، لایه آلومینیوم بر روی برد قرار می‌گیرد. این لایه آلومینیوم به عنوان لایه هدایت حرارتی و سپر برای مدارهایی که حرارت زیادی ایجاد می‌کنند عمل می‌کند.

4.    فلزات

برخی از بردهای مدار چاپی فایبر ممکن است دارای لایه‌های فلزی مانند مس یا طلا باشند. این لایه‌ها به عنوان پد ها و روته‌های هدایت الکتریکی عمل می‌کنند.

برد مدار چاپی فایبر به دلیل مزایایی مانند مقاومت مکانیکی بالا، پایداری در برابر حرارت و رطوبت، عایق الکتریکی خوب و عمر طولانی، در برنامه‌هایی مانند خودروها، هواپیماها، صنایع نظامی، مدارات قدرت و مدارهای با سطح بالای RF بسیار مفید است.

 

 

2. برد مدار چاپی آلومینیومی

شاید این سوال برای شما نیز پیش آماده باشد که برد مدار چاپی آلومینیومی چیست و از چه موادی در ساخت آن استفاده می شود؟

برد مدار چاپی آلومینیومی (Aluminum PCB) یک نوع PCB است که در آن لایه‌های مسی روی یک پایه آلومینیومی قرار می‌گیرند. این نوع برد مدار چاپی به صورت وسیع در برنامه‌هایی که نیاز به هدایت حرارت بالا دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد. معمولاً در ساخت برد مدار چاپی آلومینیومی از مواد زیر استفاده می‌شود:

1.    پایه آلومینیومی (Aluminum Substrate)

در این نوع برد، پایه اصلی از آلومینیوم تشکیل می‌شود. آلومینیوم به دلیل خواص هدایت حرارتی بالا، وزن سبک و سرعت انتقال حرارت بالا، به خوبی برای کاربردهای با حرارت بالا مناسب است.

2.    لایه‌های مسی

بر روی پایه آلومینیومی، لایه‌های نازکی از مس روی می‌دهند. این لایه‌های مس برای اتصال قطعات الکترونیکی و انتقال سیگنال‌های الکتریکی استفاده می‌شوند.

3.    رزین

برای محافظت از لایه‌های مسی و جلوگیری از اکسیداسیون، یک لایه رزین حمایتی بر روی برد قرار می‌گیرد. این رزین چسبندگی لایه‌های مسی را به پایه آلومینیومی بهبود می‌بخشد.

برد مدار چاپی آلومینیومی برای برنامه‌هایی که نیاز به مدیریت حرارت دقیق دارند، مانند الکترونیک قدرت، رادارها، لامپ‌های LED و سیستم‌های خنک‌کننده استفاده می‌شود. از طرفی، این نوع برد به دلیل قدرت الکتریکی محدود لایه مس و پایداری محدود در برابر رطوبت، برای برنامه‌هایی که نیاز به پیچیدگی بالا در مدار دارند، ممکن است مناسب نباشد.

3. برد مدار چاپی نیم فایبر

برد مدار چاپی نیم‌فایبر (Half-FR4 PCB) نوعی برد مدار چاپی است که در آن بخشی از ساختار از ماده‌ی نیم‌فایبر (Half-FR4 material) تشکیل شده است. نیم‌فایبر به معنای مخفف نیمه فایبرگلاس (Half-Fiberglass) است و میزانی از ماده فایبرگلاس را در ساختار خود دارد. عمدتاً از دو نوع ماده در ساخت برد مدار چاپی نیم‌فایبر استفاده می‌شود:

1.    FR4 (Flame Resistant 4)

FRیک نوع ماده سابسترات است که از الیاف شیشه‌ای (Fiberglass) و رزین اپوکسید (Epoxy Resin) تشکیل شده است. این ماده به دلیل ویژگی مقاومت در برابر حرارت و پایداری الکتریکی مناسب، در صنعت برد مدار چاپی بسیار رایج است. FR4 به عنوان سابسترات (فوم) بر روی برد استفاده می‌شود که روی آن لایه‌های مسی چاپ می‌شوند.

2.    نیم‌فایبرگلاس

این ماده یک ترکیب است که شامل الیاف شیشه‌ای (Fiberglass) و ماده مرکب مانند پلی‌آمید (Polyamide) است. نیم‌فایبرگلاس در برخی بردهای مدار چاپی به جای FR4 استفاده می‌شود، به خصوص زمانی که نیاز به استحکام مکانیکی بیشتر و حساسیت کمتر در برابر رطوبت و حرارت داریم.

برد مدار چاپی نیم‌فایبر به دلیل ترکیبی از ویژگی‌های موجود در FR4 و نیم‌فایبرگلاس، برای برخی کاربردها مناسب است. آنها معمولاً در برنامه‌هایی که نیاز به پایداری الکتریکی و مقاومت در برابر حرارت و رطوبت دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3.    مدار چاپی استخوانی

مدار چاپی استخوانی (Bone PCB) یک نوع برد مدار چاپی است که با استفاده از موادی با ویژگی‌های شبیه به استخوان ساخته می‌شود. این مدارها به دلیل ویژگی‌های خاص خود، برای برخی کاربردهای پزشکی و بیولوژیکی مناسب هستند.

معمولاً در ساخت مدار چاپی استخوانی، از مواد زیر استفاده می‌شود:

1.    هیدروکسی‌آپاتیت (Hydroxyapatite)

هیدروکسی‌آپاتیت یک ماده معدنی است که در ساختار استخوان‌های طبیعی یافت می‌شود. این ماده به دلیل ساختار شبکه‌ای خاص خود، استحکام مکانیکی بالا و توافق بیولوژیکی مناسب، در ساخت مدار چاپی استخوانی استفاده می‌شود.

2.    فوم تیتانیوم (Titanium Foam)

فوم تیتانیوم یک ساختار پرفراژوره با بافت سه‌بعدی است که از تیتانیوم ساخته می‌شود. این ساختار فومی به دلیل وزن سبک، خواص مکانیکی بالا و قابلیت اتصال به استخوان طبیعی، در ساخت مدار چاپی استخوانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3.    فوم پلیمری

برخی از بردهای مدار چاپی استخوانی ممکن است از فوم‌های پلیمری مناسب، مانند فوم پلی‌اتیلن یا فوم پلی‌کربنات استفاده کنند. این مواد به دلیل ساختار سبک و عایق الکتریکی، در ساخت مدارهای پزشکی مفید هستند.

بردهای مدار چاپی استخوانی به دلیل ویژگی‌های خاص و توانایی همزمان ترکیب مدارهای الکترونیکی با استخوان طبیعی، در برنامه‌هایی مانند پروتزهای استخوانی، ایمپلنت‌های پزشکی و سایر روش‌های ترمیم استخوان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سخن پایانی

در این مقاله راجع به انواع برد مدار چاپی، متریال سازنده هر کدام و کاربردهای مربوط به هر یک صحبت کردیم. در صورت تمایل به کسب اطلاعات بیشتر راجع به انواع بردها و نحوه سفارش و تولید برد PCB، مقالات دیگر وبسایت بیس الکترونیک را مطالعه فرمایید.