برد الکترونیکی چیست + انواع و کاربرد آن

برد الکترونیکی یا PCB یک صفحه نازک ساخته شده از فایبرگلاس، اپوکسی کامپوزیت یا سایر مواد لمینت است. PCBها در قطعات مختلف الکتریکی مانند بیپر، رادیو، رادار، سیستم‌های کامپیوتری و غیره یافت می‌شوند. همچنین انواع مختلفی از PCB بر اساس کاربرد وجود دارند. به لطف فناوری در حال توسعه، بردهای الکترونیکی پیشرفت زیادی داشته‌اند. در ادامه، انواع بردهای الکترونیکی و کاربردهای آن‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

برد الکترونیکی چیست؟

بیش از یک قرن پیش، سیم‌کشی پیچیده، دستگاه‌های الکترونیکی را متحول کرد. اکنون این سیم‌ها با بردهای الکترونیکی یا PCB جایگزین شده‌اند. بردهای الکترونیکی یا PCB، مواد غیر رسانا با خطوط رسانا چاپ شده هستند. قطعات الکترونیکی روی این برد نصب می‌شوند و از طریق رسانا، قطعات به یکدیگر متصل خواهند شد تا یک مدار یا مجموعه کار تشکیل دهند.
بردهای الکترونیکی می‌توانند در یک طرف یا دو طرف خود رسانا داشته باشند. همچنین این بردها می‌توانند لایه‌های زیادی از هادی‌ها داشته باشند که هر کدام توسط لایه‌های عایق از هم جدا شده‌اند.
متداول‌ترین بردهای الکترونیکی از کامپوزیت‌های پلاستیکی یا الیاف شیشه و رزین ساخته می‌شوند. البته طیف گسترده‌ای از مواد دیگر نیز برای ساخت آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. اکثر PCBها مسطح و سفت و سخت هستند. همچنین بردهای انعطاف‌پذیری هم وجود دارند که می‌توانند در فضاهای پیچیده قرار بگیرند.

مشخصات بردهای الکترونیکی

عملکرد بردهای الکترونیکی بر اساس عبور یک سیگنال الکتریکی از مسیرهای مسی موجود در هر یک از آنها است. این مسیرها که ترک (track ) نامیده می‌شوند، نشان‌دهنده ارتباط بین اجزای مختلف لحیم شده روی برد هستند.
استفاده از بردهای الکترونیکی، آسان است و نیاز به نگهداری کمی دارند. به لطف ویژگی‌هایی که دارند، مداخلات آزمایشی نیز به روشی بسیار ساده در طول چرخه تولید آن‌ها انجام می‌شوند. همچنین به لطف طراحی دقیق آنها، نصب و تعمیر آنها آسان است و شناسایی خطاها یا اجزایی که به درستی کار نمی‌کنند، به همان اندازه آسان است.
اجزای برد الکترونیکی می‌تواند بسیار زیاد باشد. بسته به نیاز، مدار الکترونیکی یک برد، بستر عملی را برای چیدمان قطعات الکترونیکی به شیوه‌ای بهینه و کارآمد فراهم می‌کند. به‌این‌ترتیب، می‌توان مدارهای الکترونیکی پیچیده‌ای ایجاد کرد که فضای کمی را اشغال می‌کنند و به‌راحتی می‌توان آنها را در داخل دستگاه قرار داد.
اجزای بردهای الکترونیکی با جوش ثابت می‌شوند. به همین دلیل، حتی اگر وسیله‌ای که در آن قرار دارند، ضربه یا حرکات ناگهانی بخورد، حرکت نمی‌کنند و روی برد ثابت می‌مانند.

بردهای الکترونیکی چه کاری انجام می‌دهند؟

بردهای الکترونیکی دو هدف مهم دارند. اولین مورد، عموماً حفظ قطعات الکترونیکی در کنار هم یا ایجاد یک اتصال الکتریکی بدون درز بین قطعات است. هدف دوم این بردها، ایجاد شبکه است. برد، عایق و انعطاف‌پذیر نیست. اتصالات کلی که روی سطح برد دیده می‌شوند، بخشی از فویل رسانا هستند که در ابتدای مراحل تولید، کل برد را می‌پوشانند. اجزای الکترونیکی با استفاده از شیارهای رسانا و ویژگی‌های حک شده از ورق‌های چندلایه مس روی بستر غیر رسانا به هم متصل می‌شوند.

تطبیق پذیری برد الکترونیکی

بردهای الکترونیکی مدارهای چاپی هستند که شامل تمام اجزای الکتریکی و الکترونیکی لازم برای عملکرد وسیله برقی می‌شوند؛ بنابراین، آنها حاوی تمام قطعات مفید برای تشکیل یک مدار الکترونیکی هستند.
بردهای الکترونیکی همچنین می‌توانند به لطف استفاده از یک واحد مرکزی که با کنترل و پردازش سروکار دارد، به یکدیگر متصل شوند. به این ترتیب، آنها یک سیستم الکترونیکی پیچیده را تشکیل می‌دهند. این نوع بردها با توجه به ویژگی تطبیق پذیری که دارند، برای عملکرد و زمینه‌های مختلف طراحی و ساخته می‌شوند.

کاربرد برد الکترونیکی در بخش‌های مختلف

مهمترین زمینه کاربرد این بردها، دقیقا حوزه الکترونیک است. آنها مبنایی را برای نصب و تعریف اتصالات دستگاه‌های سخت افزاری و سایر دستگاه‌های الکترونیکی نشان می‌دهند. اجزای بردهای الکترونیکی، طراحی انواع مختلف دستگاه‌ها را تسهیل می‌کنند. زمینه‌های کاربردی این نوع بردها بسیار زیاد و متنوع هستند. بخش‌های صنعتی استفاده از بردهای الکترونیکی عمدتا عبارت‌اند از:
– پزشکی
– اتوماسیون صنعتی
– درایو موتور
– الکترونیک و قدرت
– خودرو
– اتوماسیون خانگی
– مخابرات
– رباتیک
بردهای الکترونیکی به دلیل مزایای فراوان، در هر زمینه‌ای کاربرد دارند. به‌عنوان‌مثال، دستگاه‌هایی مانند سمعک و ضربان سازهای مورد استفاده در بخش سلامت، حاوی PCB هستند. در زمینه نظامی، از این بردها در سلاح‌های مدرن، وسایل نقلیه و سیستم‌های الکترونیکی مانند هدف‌گیری و رباتیک استفاده می‌شود. PCB در الکترونیک صنعتی و تجاری نیز کاربرد دارد. با استفاده از PCB، محصولاتی ایمن‌تر و سبک‌تر برای پهپادها، دوربین‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی سیار تولید می‌شوند.

روش مونتاژ انواع برد الکترونیکی

بسیاری از فناوری‌هایی که روزانه استفاده می‌کنیم، بدون اختراع بردهای الکترونیکی امکان پذیر نبودند. بردهای الکترونیکی نه‌تنها کوچک کردن تجهیزات الکترونیکی را ممکن بلکه ساخت مدارهای قدرتمند را نیز مقرون‌به‌صرفه‌تر کرده‌اند. امروزه، بردهای الکترونیکی در همه جا یافت می‌شوند. در حالی که ویژگی‌های فیزیکی آنها بسیار متفاوت هستند؛ هنوز هم با چند اصل طراحی اصلی مطابقت دارند. دو نوع روش مونتاژ برد الکترونیکی وجود دارد که استفاده از آن‌ها بسیار رایج است:
بردهای الکترونیکی سنتی: این نوع برد، یک یا دو طرفه است و از تکنیک کلاسیک PTH (Pin Through Hole) در آن برای اتصال اجزا استفاده می‌کنند. این تکنیک نیاز به ایجاد سوراخ‌هایی روی سطح برای استفاده از قطعات الکترونیکی دارد.
برد ساخته شده با تکنیکSMT (فناوری نصب سطحی): در این تکنیک، لحیم‌کاری قطعات را روی سطح برد متصل می‌کند.

انواع برد الکترونیکی

ابتدایی‌ترین نوع PCB برد تک لایه است که همان‌طور که از نام آن پیدا است، شامل نصب یک لایه مس روی یک بستر می‌شود. پیشرفت‌های بعدی منجر به PCB ‌های دو لایه و چند لایه شدند که چندین لایه مس را روی دو یا چند زیرلایه اعمال می‌کردند. این پیشرفت‌‌ها، امکان افزودن تراکم بسیار بالاتری از قطعات به PCB را داد و استفاده از آن برای ایجاد دستگاه‌های قدرتمندتر را فراهم کرد.
در حالی که تعمیر و نگهداری بردهای چند لایه سخت‌تر است، اکنون ساخت آن‌ها به قدری ارزان شده است که اغلب، تعویض کل برد مقرون‌به‌صرفه‌تر از تعمیر آن خواهد بود.
امروزه رایج‌ترین بستر برای بردهای الکترونیکی، اپوکسی شیشه‌ای است؛ البته با افزایش محبوبیت PCB، مواد جدید دیگری نیز به کار گرفته می‌شوند. نمونه‌هایی از پیکربندی‌های PCB عبارت‌اند از PCBهای صلب، PCBهای انعطاف‌پذیر، PCBهای صلب انعطاف‌پذیر و PCBهای فرکانس بالا. در پیکربندی‌های مختلف، اغلب از بسترهای مختلفی استفاده می‌شود.

مزایای برد الکترونیکی

PCBها مزایای زیادی نسبت به مدارهای سیمی سنتی دارند. PCBها دارای مزایای مکانیکی مانند دوام، گرمایش کمتر و حداقل استفاده از کابل‌ها هستند. مونتاژ کردن بردهای الکترونیکی نسبت به مدارهای سنتی، ساده‌تر است و طراحی برنامه‌های مهندسی را راحت‌تر و آزادانه‌تر می‌کنند. همچنین این بردها با ساده‌سازی عناصر مدار، ابعاد دستگاه‌های الکترونیکی را کاهش می‌دهند.
از دیگر مزایای آن‌ها می‌توان به سهولت نگهداری و تعمیر و کاهش نویز الکتریکی در مدارهای فرکانس بالا اشاره کرد. تولید انبوه وسایل الکترونیکی نیز با استفاده از PCB، سرعت قابل توجهی یافته است.

جمع‌بندی

بردهای الکترونیکی، بردهای پیچیده و تخصصی با تولید انبوه هستند و انواع گوناگونی دارند. PCBها تقریبا در هر دستگاه الکترونیکی شناخته شده‌ای استفاده می‌شوند. برد الکترونیکی شامل ورقی از مواد عایق مانند فایبرگلاس است که مدار یا مسیر فلزی برای هدایت الکتریکی روی آن چاپ یا حک شده است. PCBها تقریبا در تمام صنایع روی کره زمین راه خود را پیدا کرده‌اند. از الکترونیک ساده در سیستم روشنایی گرفته تا صنایع پیچیده‌تر مانند فناوری پزشکی یا هوافضا.

منابع

ecbsrl.it

analog

power-and-beyond