خانه > اخبار > اخبار صنعتی

معرفی برد PCB و زمینه کاربرد آن

2021-07-06

تخته مدار چاپی:
برد مدار چاپی (PCB) یک پایه یا سکوی فیزیکی است که می توان قطعات الکترونیکی را روی آن جوش داد. آثار مسی این اجزا را به یکدیگر متصل می کند و PCB را قادر می سازد تا همانطور که طراحی شده عمل کند.

برد مدار چاپی هسته دستگاه الکترونیکی است ، بسته به کاربرد دستگاه الکترونیکی می تواند به هر شکل و اندازه باشد. رایج ترین ماده بستر/بستر برای PCB FR-4 است. PCB های مبتنی بر FR-4 معمولاً در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی یافت می شوند و ساخت آنها رایج است. در مقایسه با PCB های چند لایه ، تولید PCB های یک طرفه و دو طرفه آسان تر است.

FR-4 PCB از الیاف شیشه و رزین اپوکسی با روکش مس چند لایه ساخته شده است. برخی از نمونه های اصلی PCB های چند لایه پیچیده (تا 12 لایه) عبارتند از: کارت های گرافیک رایانه ای ، مادربردها ، بردهای ریزپردازنده ، FPGA ها ، CPLD ها ، هارد دیسک ها ، RF LNA ، تغذیه آنتن های ارتباطات ماهواره ای ، منبع تغذیه حالت تعویض ، تلفن های Android و موارد دیگر. به همچنین نمونه های زیادی وجود دارد که در آن از PCB های تک لایه و دو لایه ساده استفاده می شود ، مانند تلویزیون های CRT ، اسیلوسکوپ های آنالوگ ، ماشین حساب های دستی ، موش های رایانه ای ، مدارهای رادیویی FM.

کاربرد PCB:
1. تجهیزات پزشکی:
پیشرفتهای امروزه در علم پزشکی کاملاً ناشی از رشد سریع صنعت الکترونیک است. اکثر دستگاههای پزشکی مانند pH متر ، سنسورهای ضربان قلب ، اندازه گیری دما ، دستگاههای ECG/EEG ، دستگاههای MRI ، اشعه ایکس ، سی تی اسکن ، دستگاههای فشار خون ، دستگاههای اندازه گیری سطح گلوکز ، دستگاههای جوجه کشی ، دستگاههای میکروبیولوژیکی و بسیاری از دستگاههای دیگر به طور جداگانه بر اساس PCB های الکترونیکی این PCB ها معمولاً جمع و جور هستند و ضریب شکل کمی دارند. تراکم به این معنی است که اجزای SMT کوچکتر در اندازه های PCB کوچکتر قرار می گیرند. این دستگاه های پزشکی کوچکتر ، قابل حمل ، سبک و آسان برای کار هستند.

2. تجهیزات صنعتی.
PCB ها همچنین به طور گسترده ای در تولید ، کارخانه ها و کارخانه های قریب الوقوع مورد استفاده قرار می گیرند. این صنایع دارای تجهیزات مکانیکی با قدرت بالا هستند که توسط مدارهایی هدایت می شوند که با قدرت بالا کار می کنند و نیاز به جریان زیاد دارند. برای انجام این کار ، یک لایه ضخیم مس در بالای PCB فشرده می شود که متفاوت از PCB های الکترونیکی پیچیده است ، جایی که جریان این PCB های قدرتمند به اندازه 100 آمپر است. این امر به ویژه در جوشکاری قوس الکتریکی ، موتورهای سرو موتور بزرگ ، شارژرهای باتری سرب اسید ، صنایع نظامی ، وسایل پنبه ای پوشاک و سایر کاربردها اهمیت دارد.

3. روشنایی.
وقتی صحبت از روشنایی می شود ، جهان به سمت راه حل های کم مصرف حرکت می کند. این لامپ های هالوژنی در حال حاضر به ندرت یافت می شوند ، اما اکنون شاهد چراغ های LED در اطراف و LED های با شدت بالا هستیم. این LED های کوچک ، روشنایی بالایی را ارائه می دهند و بر اساس بستر آلومینیومی روی PCB نصب می شوند. آلومینیوم دارای خاصیت جذب گرما و پخش آن در هوا است. بنابراین ، به دلیل قدرت بالا ، این PCB های آلومینیومی معمولاً در مدارهای لامپ LED برای مدارهای LED متوسط ​​و قوی استفاده می شوند.

4. صنایع خودرو و هوافضا.
یکی دیگر از کاربردهای PCB ، صنایع خودرو و هوافضا است. یک عامل مشترک در اینجا طنین ایجاد شده توسط حرکت هواپیما یا ماشین است. بنابراین ، برای برخورد با این ارتعاشات با نیروی زیاد ، PCB انعطاف پذیر می شود. بنابراین از PCB به نام Flex PCB استفاده می شود. PCB های انعطاف پذیر می توانند ارتعاشات زیادی را تحمل کنند و وزن کمی دارند که می تواند وزن کل فضاپیما را کاهش دهد. این PCB های انعطاف پذیر را می توان در یک فضای باریک تنظیم کرد ، که این یک مزیت بزرگ دیگر است. این PCB های انعطاف پذیر به عنوان اتصالات ، رابط ها عمل می کنند و می توانند در فضاهای جمع و جور مانند پشت پانل ها ، زیر داشبورد و غیره مونتاژ شوند. ترکیبی از PCB سخت و انعطاف پذیر نیز استفاده می شود.
نوع PCB:

تخته های مدار چاپی (PCB) در 8 دسته اصلی قرار می گیرند. آن ها هستند

PCB یک طرفه:
اجزای PCB یک طرفه فقط در یک طرف نصب شده اند و طرف دیگر برای سیم مسی استفاده می شود. یک لایه فویل نازک مسی به یک طرف بستر RF-4 اعمال می شود و سپس ماسک لحیم کاری برای ایجاد عایق استفاده می شود. در نهایت ، چاپ صفحه برای ارائه اطلاعات علامت گذاری C1 ، R1 و سایر اجزای روی PCB استفاده می شود. طراحی و تولید این PCB های تک لایه در مقیاس بزرگ بسیار آسان است ، تقاضای بالایی دارند و خرید آنها ارزان است. بسیار مورد استفاده در محصولات خانگی مانند آبمیوه گیری/مخلوط کن ، فن شارژ ، ماشین حساب ، شارژرهای کوچک باتری ، اسباب بازی ، کنترل از راه دور تلویزیون و غیره.

PCB دوگانه:
PCB دو طرفه بر روی PCB لایه مس در دو طرف تخته اعمال می شود. سوراخ هایی را که عناصر THT با سیم در آنها نصب شده است ، ایجاد کنید. این سوراخ ها یک قسمت را از طریق ریل مسی به قسمت دیگر متصل می کنند. سیمهای مonلفه از سوراخ عبور می کنند ، سرهای اضافی توسط یک برش بریده می شوند و سیمها به سوراخ جوش داده می شوند. همه اینها به صورت دستی انجام می شود. همچنین می توانید اجزای SMT و اجزای THT را با 2 لایه PCB داشته باشید. برای قطعات SMT نیازی به سوراخ نیست ، اما پدها روی PCB ساخته می شوند و قطعات SMT با لحیم کاری مجدد روی PCB ثابت می شوند. قطعات SMT فضای بسیار کمی را بر روی PCB اشغال می کنند ، بنابراین می توانند از فضای آزاد بیشتری در برد برای دستیابی به عملکردهای بیشتر استفاده کنند. PCB دو طرفه برای منبع تغذیه ، تقویت کننده ، درایور موتور DC ، مدار ابزار و غیره استفاده می شود.

PCB چند لایه:
PCB چند لایه از PCB چند لایه دو لایه ساخته شده است که بین لایه های عایق دی الکتریک قرار گرفته است تا از صدمه دیدن صفحه و اجزای آن در اثر گرم شدن بیش از حد اطمینان حاصل شود. PCB های چند لایه در اشکال و لایه های مختلف از PCB های 4 لایه تا 12 لایه در دسترس هستند. هرچه لایه ها بیشتر باشد ، مدار پیچیده تر است ، طراحی طرح PCB پیچیده تر است.
PCB های چند لایه معمولاً دارای لایه های جداگانه زمینی ، لایه های قدرت ، لایه های سیگنال با سرعت بالا ، ملاحظات یکپارچگی سیگنال و مدیریت حرارتی هستند. کاربردهای رایج شامل الزامات نظامی ، الکترونیک هوافضا و هوافضا ، ارتباطات ماهواره ای ، الکترونیک ناوبری ، ردیابی GPS ، رادار ، پردازش سیگنال دیجیتال و پردازش تصویر است.

PCB سخت:
همه انواع PCB که در بالا مورد بحث قرار گرفت متعلق به دسته PCB سخت می باشد. PCB های سفت و سخت دارای بسترهای جامد مانند FR-4 ، Rogers ، فنل و رزین اپوکسی هستند. این تخته ها خم نمی شوند و پیچ نمی خورند ، اما می توانند برای سالهای زیادی تا 10 یا 20 سال به حالت خود باقی بمانند. به همین دلیل است که بسیاری از دستگاه های الکترونیکی به دلیل استحکام ، استحکام و استحکام یک PCB سخت عمر طولانی دارند. PCB های رایانه و لپ تاپ سخت هستند و بسیاری از تلویزیون های خانگی ، تلویزیون های LCD و LED از PCB های سخت ساخته شده اند. همه کاربردهای فوق یک طرفه ، دو طرفه و چند لایه PCB در مورد PCB های سخت نیز کاربرد دارد.

PCB انعطاف پذیر یا PCB انعطاف پذیر سخت نیست ، اما انعطاف پذیر است و می توان آن را به راحتی خم کرد. آنها دارای کشش ، مقاومت در برابر حرارت بالا و خواص الکتریکی عالی هستند. مواد بستر برای PCB فلکس بستگی به عملکرد و هزینه دارد. مواد مشترک بستر برای PCB فلکس عبارتند از فیلم پلی آمید (PI) ، فیلم پلی استر (PET) ، PEN و PTFE.
هزینه تولید PCB فلکس فقط PCB سخت نیست. آنها را می توان تا کرد یا در گوشه ها پیچید. آنها نسبت به نمونه های سفت و سخت خود فضای کمتری را اشغال می کنند. وزن آنها سبک است اما قدرت پارگی بسیار پایینی دارند.

ترکیب PCB های سخت و انعطاف پذیر در بسیاری از کاربردهای محدود کننده فضا و وزن مهم است. به عنوان مثال ، در دوربین مدارها پیچیده هستند ، اما ترکیب PCB های سفت و انعطاف پذیر باعث کاهش تعداد قطعات و کاهش اندازه PCB می شود. سیم کشی دو PCB نیز می تواند روی یک PCB واحد ترکیب شود. برنامه های رایج دوربین های دیجیتال ، تلفن های همراه ، اتومبیل ، لپ تاپ و دستگاه هایی با قطعات متحرک هستند

PCB با سرعت بالا:
PCB های با سرعت بالا یا فرکانس بالا PCB هایی هستند که برای کاربردهای ارتباط سیگنال در فرکانس های بالاتر از 1 گیگاهرتز استفاده می شوند. در این مورد ، مسائل مربوط به یکپارچگی سیگنال مطرح می شود. مواد بستر HB PCB باید با دقت انتخاب شوند تا الزامات طراحی را برآورده کنند.
مواد مورد استفاده معمولاً پلی فنیلن (PPO) و پلی تترا فلورو اتیلن است. دارای ثابت دی الکتریک پایدار و اتلاف دی الکتریک کوچک است. آنها آب کمتری جذب می کنند اما هزینه بیشتری دارند.
بسیاری از مواد دی الکتریک دیگر دارای ثابتهای دی الکتریک متغیری هستند که باعث تغییر امپدانس می شوند و در نتیجه باعث اعوجاج سیگنالهای هارمونیک و دیجیتال و از بین رفتن یکپارچگی سیگنال می شوند.

مواد بستر PCBS مبتنی بر آلومینیوم دارای ویژگی های اتلاف حرارت موثر هستند. به دلیل مقاومت حرارتی پایین ، خنک کننده PCB مبتنی بر آلومینیوم کارآمدتر از نمونه مس مبتنی بر مس است. گرما را در هوا و در محل اتصال داغ PCB تابش می کند.

بسیاری از مدارهای لامپ LED ، LED های با روشنایی بالا از PCB پشتی آلومینیومی ساخته شده اند.

آلومینیوم یک فلز فراوان است و استخراج آن ارزان است ، بنابراین هزینه های PCB پایین است. آلومینیوم قابل بازیافت و غیر سمی است ، بنابراین دوستدار محیط زیست است. آلومینیوم مقاوم و مقاوم است ، بنابراین آسیب در حین تولید ، حمل و نقل و مونتاژ را کاهش می دهد
همه این ویژگیها PCB های مبتنی بر آلومینیوم را برای کاربردهای با جریان بالا مانند کنترلرهای موتور ، شارژرهای باتری سنگین و چراغهای LED با روشنایی بالا مفید می کند.

نتیجه:
در سال های اخیر ، PCB ها از نسخه های ساده تک لایه مناسب برای سیستم های پیچیده تر مانند PCB های تفلون با فرکانس بالا تکامل یافته اند.
PCB در حال حاضر تقریباً در همه زمینه های فناوری مدرن و علم در حال تکامل گسترش یافته است. میکروبیولوژی ، میکروالکترونیک ، علوم و فناوری نانو ، صنایع هوافضا ، نظامی ، اویونیک ، روباتیک ، هوش مصنوعی و سایر زمینه ها همه بر اساس اشکال مختلف بلوک های ساختاری برد مدار چاپی (PCB) است.