، (اخبار رسمی): بردهای الکترونیکی یا PCB بستری فیزیکی برای قرار دادن اجزای الکترونیکی و ارتباط آنها با یکدیگر هستند. سرهم کردن اجزا در این بردها به روش های مختلفی چون جوشکاری، سوکت، اتصالات بی سیم و یا بهره مندی از خدمات مونتاژ برد الکترونیکی امکان پذیر است.
برد الکترونیکی نوعی برد یک لایه یا چند لایه مدار چاپی است که با استفاده از مواد رسانا مانند مس، فایبر گلاس و... ساخته می شود و بر روی آن قطعات الکترونیکی (خازن، ترانزیستور، مقاومت و... ) نصب می گردد.
برد الکترونیکی چیست؟ بردهای الکترونیکی یا PCB بستری فیزیکی برای قرار دادن اجزای الکترونیکی و ارتباط آنها با یکدیگر هستند. سرهم کردن اجزا در این بردها به روش های مختلفی چون جوشکاری، سوکت، اتصالات بی سیم و یا بهره مندی از خدمات مونتاژ برد الکترونیکی امکان پذیر است. PCB ها با ویژگی های شاخصی چون اشغال فضای اندک، سهولت در عیب یابی و تعمیر قطعات و ایمنی در برابر جابجایی شناخته می شوند. در وسایل الکتریکی مختلف مانند تلفن همراه، رایانه، لوازم روشنایی، دستگاه های صوتی، تصویری، رادارها، تجهیزات ارتباطات نظامی و... مشاهده می شوند. استفاده از آنها به تعمیر و عیب یابی سریع و ارتقاء عملکرد این دستگاه ها کمک می کند.
برد الکترونیکی چیست؟
برد الکترونیکی (Electronic Board) یا Printed Circuit Board ) PCB) نوعی برد یک لایه یا چند لایه مدار چاپی است که با استفاده از مواد رسانا مانند مس، فایبر گلاس و... ساخته می شود و بر روی آن قطعات الکترونیکی (خازن، ترانزیستور، مقاومت و... ) نصب می گردد. در یک تعریف ساده تر، بردهای الکترونیکی مدارهای چاپی هستند که تمامی اجزای الکتریکی و الکترونیکی برای عملکرد یک وسیله برقی را دارا می باشند. بردهای الکترونیکی به عنوان یکی از قطعات سخت افزاری دستگاه های الکترونیکی شناخته می شوند و در اتصال الکتریکی بین اجزای یک مدار الکترونیکی نقش دارند.
ویژگی های برد الکترونیکی
ویژگی های شاخص این بردها عبارت است از:
- از کامپوزیت های پلاستیکی، رزین های اپوکسی، سرامیک و یا پلی آمید ساخته می شوند.
- ساختاری مسطح، سفت و سخت و یا انعطاف پذیر دارند.
- با توجه به نوع کاربری و نیازهای سیستم دارای ابعاد مختلفی هستند.
- ممکن است دارای یک یا چند لایه باشند. در انواع یک لایه تمام اجزا روی یک سطح قرار دارد، اما در بردهای چند لایه لایه های مختلفی برای قرار گرفتن اجزا وجود دارد.
- کاربری و نصب و تعمیر آسانی دارند.
- با استفاده از یک واحد مرکزی به یکدیگر متصل می شوند و سیستم الکترونیکی پیچیده ای را تشکیل می دهند.
- به نگهداری کمی نیاز دارند.
- در یک سمت یا دو سمت خود دارای رسانا هستند.
- ممکن است تعداد زیادی لایه هادی داشته باشند که هر یک توسط لایه های عایقی از هم تفکیک می شوند.
- عملکرد این بردها از طریق عبور سیگنالی الکتریکی از مسیرهای مسی تعبیه شده در آنهاست.
- اتصال این اجزا از طریق جوش ثابت انجام می شود. در نتیجه، با ضربه یا حرکت ناگهانی روی برد ثابت مانده و حرکت نمی کنند.
اجزای برد الکترونیکی
قطعات و اجزای سازنده ساختار برد الکترونیکی چیست؟ اجزای اصلی این بردها عبارت است از:
شاسی (substrate): زیر لایه اصلی برد است که ساختاری سخت و مستحکم دارد و سایر قطعات الکترونیکی روی آن سوار می شوند.
لایه چاپی سفید یا صفحه ابریشم (silkscreen): آخرین لایه ای است که تمام برد را پوشش می دهد. این لایه سفید است و مانند تگ های حاوی توضیحات، اجزای برد به آن اضافه می شوند.
سرریزها (Connector): نقاطی برای اتصال بردهای الکترونیکی به قطعات خارجی و یا دستگاه های مختلف هستند. این اجزا ارتباط بین برد و دیگر اجزا را فراهم می کنند.
پد: نقاطی در سرتاسر برد هستند که قطعات الکترونیکی مانند سرریزها، پین ها و ... به آنها متصل می شود. این اجزا از مس ساخته شده اند.
لایه های برد (board layers): بردهای الکترونیکی شامل چندین لایه هستند که از جمله آنها می توان به لایه های مسی، زیرین و زبرین اشاره کرد.
قطعات نصب شده (mounted components): اجزایی هستند که روی برد نصب می شوند. این اجزا شامل مقاومت، خازن، میکروکنترلر و ترانزیستورها هستند که از طریق جوشکاری روی برد و از طریق پدها به سایر قطعات متصل می شوند.
مسیرهای روی برد (traces): مسیرهایی ساخته شده از موادی رسانا چون مس یا آلومینیوم هستند که برق را از یک سمت برد به سمت دیگر آن منتقل می کنند.
کاربرد بردهای الکترونیکی
کاربرد بردهای الکترونیکی تنها محدود به رایانه ها و لوازم الکتریکی مصرفی نمی شود، بلکه در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی می توان نمونه هایی از آنها را یافت. از اصلی ترین کاربردهای این وسایل می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- صنعت مخابرات (نمایشگرها ، تجهیزات و برج های ارتباطی)
- صنعت دفاعی و نظامی (وسایل نقلیه، سلاح های گرم، تجهیزات نظارتی)
- صنعت هوا و فضا (تجهیزات مانیتورینگ از جمله میکروفون ها، شتاب سنج ها، حسگرهای فشار، میکروفون ها)
- صنعت دریایی (زیردریایی ها، سیستم های ارتباطی و تجهیزات ناوبری، کنترل و ناوبری کشتی های باری)
- صنعت تجهیزات ایمنی (حسگرهای حرکتی، قفل های الکترونیکی، دوربین های امنیتی و آشکارسازهای گاز و دود)
- صنعت پزشکی (اسکنرهای سی تی اسکن، تجهیزات کنترل تزریق مایع، ضربان سازهای قلب، مانتورهای شخصی و بهداشتی)
- صنعت خودرو (سیستم های مانیتورینگ، تنظیم کننده های سوخت و منابع تغذیه، مدیریت موتور، دستگاه های ناوبری و صوتی و تصویری)
- صنعت الکترونیک مصرفی (دستگاه های ضبط، تلفن همراه، کامپیوتر، کنسول بازی، پخش کننده DVD)
انواع برد الکترونیکی از نظر ساختار
بردهای الکترونیکی بر اساس ساختار شامل 7 نوع زیر هستند:
- یک لایه
- دو لایه
- چند لایه
- انعطاف پذیر
- بردهای سخت
- سخت و منعطف
- یک لایه (Single-layer PCB)
این بردها مدارهایی ساده هستند که در آنها تمام اتصالات الکتریکی بر روی یک لایه واحد قرار می گیرند. هزینه ساخت اندکی دارند و برای کاربردهای اقتصادی مناسب هستند.
دو لایه (Double- layer PCB)
در این بردها اجزا روی دو لایه قرار می گیرند. اتصال لایه های برد از طریق مسیرهای رسانا انجام می شود. ساختار این بردها کمی پیچیده تر است.
چند لایه (Multi-layer PCB)
بردهای چند لایه ساختاری بیش از دو لایه دارند. لایه های داخلی برای عبور سیگنال و لایه های خارجی به عنوان لایه پایه کاربرد دارند. لایه های مختلف این بردها از طریق لایه هایی عایق از هم جدا می شوند. ساختار این بردها امکان استفاده از سیگنال های الکتریکی بیشتر را فراهم می کند.
انعطاف پذیر (Flexible PCB)
این بردها ساختاری متشکل از موادی انعطاف پذیر چون پلی استر و پلی آمیدها دارند. کاربرد اصلی آنها مربوط به مواردی است که اتصالات الکتریکی در فضاهای محدود مورد نیاز است.
چند لایه انعطاف پذیر (Flexible multilayer PCB)
ساختاری از بردهای انعطاف پذیر و چند لایه را دارند. با استفاده از این بردها اتصالات الکتریکی پیچیده در ساختاری منعطف امکان پذیر است.
بردهای سخت (3D-Printed board)
نوعی از بردهای الکترونیکی هستند که از موادی جامد و غیر منعطف ساخته می شوند. ساختاری جمع و جور دارند و تعمیر و نگهداری آنها آسان است.
سخت و منعطف
این بردها ساختاری متشکل از مدارهای انعطاف پذیر و سخت دارند. در طراحی آنها چندین لایه مدار انعطاف پذیر استفاده شده که به حداقل یک برد سخت متصل هستند.
انواع PCB از نظر کاربرد
PCB ها از نظر کاربرد در 5 دسته زیر قرار می گیرند:
- مدار چاپی
- بردهای درون برد
- بردهای تخصصی
- بردهای تست
- بردهای صنعتی
مدار چاپی (Printed Circuit Boards – PCBs)
در پاسخ به پرسش "برد الکترونیکی چیست" به توضیحی مختصر از این بردها اشاره شد. PCB ها بردهایی هستند که به صورت یک یا چند لایه مسی قرار گرفته روی یک سطح هادی طراحی می شوند. اتصال الکتریکی بین قطعات الکترونیکی این بردها از طریق جوشکاری انجام می شود. این بردها به دلیل ارتباط منظم بین اجزای آنها، در صنایع متنوعی (خودرو، پزشکی، مخابرات و ..) کاربرد دارند.
بردهای درون برد (System-on-Board)
بردهایی هستند که در ساختار آنها تمام قطعات الکترونیکی مورد نیاز (مبدل ها، میکروکنترلرها، مدارهای قدرت و...) یکپارچه شده است. کاربرد اصلی این بردها در تجهیزاتی چون تلفن همراه، سیستم های هوشمند و جاسوسی است.
بردهای تخصصی (Specialized Boards)
انواعی از PCB ها هستند که برای اهداف خاص و تخصصی طراحی شده اند. نمونه هایی از انواع این بردها عبارتند از:
بردهای حسگر (جمع آوری و پردازش داده ها)
بردهای کنترلی (کنترل و مدیریت سیستم های رباتیک، اتوماسیون صنعتی و هوشمند)
بردهای قدرت (کنترل و مدیریت قدرت در سیستم توان بالا)
بردهای تست (Prototyping Boards)
بردهایی برای تست مدارهای الکترونیکی در فاز اولیه طراحی هستند. با استفاده از آنها عملکرد مدار قبل از تولید در مقیاس زیاد سنجیده شده و عیب یابی می شود.
بردهای صنعتی (Industrial Boards)
بردهایی هستند که برای کاربردهای صنعتی از جمله سیستم های اتوماسیون، رباتیک و کنترل صنعتی طراحی می شوند. این بردها مقاومت بالایی در برابر شرایط سخت صنعتی دارند.
انواع PCB از نظر جنس فیبر
با توجه به جنس فیبری که در ساخت PCB ها استفاده شده، این قطعات به 4 نوع دسته بندی می شوند:
FR-2: این بردها از جنس فایبرگلاس یا اپوکسی ساخته می شوند. ارزان قیمت هستند و در موارد خاص کاربرد دارند.
FR-4: بردهایی از جنس فایبرگلاس اپوکسی هستند. عایق الکتریکی و مقاومت در برابر رطوبت و حرارت از ویژگی های این بردهاست.
MCPCB: این بردها ساختاری متشکل از یک لایه مسی، فایبر گلاس و آلومینیوم دارند. در مواردی که انتقال بهتر حرارت مورد نیاز باشد مورد استفاده قرار می گیرند.
CEM-1 و CEM-2: ساختار این بردها از فایبرگلاس و مواد رزینی است. در بردهایی که ویژگی هایی چون سرعت سیگنال و عایق الکتریکی با کیفیت بالا مورد نیاز نیست کاربرد دارند.
نوع اتصالات در PCB
انواع اتصال در بردهای الکترونیکی چیست؟ در پاسخ باید به سه اتصال رایج جوشکاری، نصب سطحی و اتصالات بی سیم اشاره کرد.
اتصالات بی سیم
منظور از اتصالات بی سیم اتصالاتی است که ار طریق فناوری هایی چون رادیوفرکانس، سوکت، وای فای، بلوتوث و مانند آنها ایجاد می شود. از ویژگی های این نوع اتصال می توان به موارد زیر اشاره کرد:
نیازی به سیم کشی و اتصال فیزیکی نیست.
اتصالات پایدار و مستحکم هستند.
با توجه به مقاومت اتصالات در برابر تغییرات حرارت، رطوبت و فشار، عملکرد صحیح قطعات الکترونیکی تضمین می شود.
سوکت
سوکت ها از انواع اتصالات فیزیکی هستند که با استفاده از آنها امکان نصب و جدا کردن آسان و سریع قطعات الکترونیکی وجود دارد. در این اتصال، قطعه درون سوکت قرار می گیرد و از طریق پایه های سوکت به پدهای برد متصل می شود.
جوشکاری
جوشکاری از روش های رایج اتصال قطعات الکترونیکی به بردهاست. در این اتصال، قطعه به پد متصل شده و از طریق یک اتصال کننده فلزی، پایه های آن به پد جوش داده می شود. در نتیجه فعال شدن جوش با دمای بالا و خنک شدن آن، اتصال قدرتمندی بین برد و قطعه ایجاد می گردد.
نصب سطحی
در این نوع اتصال، قطعات الکترونیکی با ابعاد کوچک و بدون پایه های فلزی به صورت مستقیم روی برد نصب می شود. در این روش، با استفاده از تکنولوژی SMT قطعات روی پدهای برد سوار شده و با استفاده از ماده ای حلال در یک موضع مناسب ثابت می شوند. در نهایت، قطعات با استفاده از پین های کوچک به پدها متصل می گردند.
مزایای PCB
PCB ها نسبت به مدارهای سیمی سنتی مزایای زیادتری دارند. مونتاژ کردن ساده، دوام بیشتر و استفاده حداقلی از کابل ها از جمله مزایای این بردهاست. اما سایر مزایای بردهای الکترونیکی چیست؟
- به تعمیر و بهبود عملکرد دستگاه های الکترونیکی کمک می کنند.
- سرهم کردن قطعات در این بردها به زمان کمتری نیاز دارد.
- با استفاده از آنها می توان پیچیده ترین مدارها را بدون نیاز به چندین متر سیم و در کمترین فضا طراحی کرد.
- با توجه به فاصله اندک بین قطعات حداقل میدان مغناطیسی مخرب در مدار ایجاد می شود.
- مناطق دارای مشکل در این بردها به آسانی قابل شناسایی است. این ویژگی تعمیر بردهای الکترونیکی را ساده تر می کند.
- قطعات سوار شده روی این بردها با استفاده از لحیم کاری در موضعی معین ثابت می شوند. در نتیجه امکان حرکت یا جابجایی آنها وجود ندارد.
- با استفاده از آنها کوچک کردن تجهیزات الکترونیکی و ساخت مدارهای قوی مقرون به صرفه امکان پذیر است.
نحوه مونتاژ بردهای الکترونیکی
مونتاژ این بردها به دو روش رایج زیر انجام می شود:
- اتصال سوراخی (THT): در این روش، پین یا سر قطعات الکترونیکی از طریق سوراخ های برد عبور کرده و از سمت مخالف آن خارج می شوند. در نهایت اتصال آنها با استفاده از لحیم کاری سوراخی انجام می گیرد.
- اتصالات سطحی (STM): در این روش، اتصال قطعات روی سطح برد از طریق لحیم کاری انجام می شود.
مراحل تعمیر بردهای الکترونیکی
تعمیر بردهای الکترونیکی در مراحل زیر خلاصه می شود:
- تشخیص خرابی با استفاده از تجهیزات تست الکترونیکی و انجام اقداماتی چون بررسی اتصالات، قطعات، اندازه گیری ولتاژ و جریان
- تعویض قطعات معیوب با قطعات سالم
- تعمیر اتصالات با روش هایی چون لحیم کاری و جوشکاری
- تست عملکرد صحیح برد با ابزارهایی مانند مولتی متر، اسیلوسکوپ و ...
- رفع مشکلات فنی با تنظیمات نرم افزاری، بازبینی مجدد اتصالات و قطعات، تنظیمات پارامترها و ...
- تست نهایی برای اطمینان از عملکرد صحیح برد
در پایان، بردهای الکترونیکی (PCB)
برد الکترونیکی چیست؟ نوعی برد یک یا چند لایه ساخته شده از مواد رساناست که بر روی آن قطعات الکترونیکی نصب می گردد. PCB ها یا برد مدار چاپی شامل یک شاسی هستند که بر روی آن قطعات مونتاژ می شوند. اتصال بین قطعات ممکن است بی سیم باشد و یا از طریق سوکت، جوشکاری و نصب سطحی انجام شود. این بردها بر اساس ساختار، کاربرد و جنس فیبر انواع مختلفی دارند. کاربرد اصلی آنها نصب قطعات الکترونیکی و ایجاد اتصالات الکتریکی بین آنهاست. استفاده از آنها در دستگاه های الکترونیک صنایع مختلف به ارتقاء عملکرد دستگاه کمک می کند. تعمیر و عیب یابی سریع، امکان ساخت مدارهای قوی مقرون به صرفه، عدم حرکت قطعات و صرفه جویی زمانی جهت مونتاژ قطعات از دیگر ویژگی های شاخص این بردهاست.
سوالات متداول
PCB ها چه نقشی در دستگاه های الکترونیکی دارند؟
اتصالات الکتریکی بین اجزای الکترونیکی، نصب قطعات الکترونیکی در دستگاه های الکتریکی و تعمیر و ارتقاء عملکرد دستگاه های الکترونیکی
در چه تجهیزاتی از بردهای الکترونیکی استفاده می شود؟
کارت گرافیک و صدا در رایانه و لپ تاپ، مودم، روترها، تجهیزات شبکه در سیستم های مخابرات، حافظه، مانیتور، میکرو پروسسور در گوشی های هوشمند و تبلت، لامپ ها و لوازم روشنایی، سونوگرافی و تجهیزات مانیتورینگ پزشکی، رادارها و تجهیزات ارتباطات نظامی، دستگاه های صوتی، تصویری و خانگی هوشمند، موتور، سیستم ترمز و تعلیق در خودروها
### پایان خبر رسمی