برد الکترونیکی چیست و چه کاربردی دارد؟ | انواع آن

برد الکترونیکی چیست؟

برد الکترونیکی یکی از قطعات اساسی و کمکی است که در اکثر وسایل الکترونیکی به‌عنوان کمک فیزیکی و همچنین بستر کابل‌ها و قطعات اتصال بر روی سطوح و سوکت‌ها استفاده می‌شود. در اینجا بردهای الکترونیکی را با تأکید بر “برد مدار چاپی” یا PCB معرفی می‌کنیم زیرا این برد رایج‌ترین برد مورد استفاده در صنعت الکترونیک است. PCBها معمولاً از فایبرگلاس، کامپوزیت‌های اپوکسی یا سایر مواد کامپوزیت ساخته می‌شوند. اکثر PCBهای مورد استفاده در کاربردهای ساده ساختار ساده‌ای دارند و تنها از یک لایه تشکیل شده‌اند. سخت افزار پیچیده‌تر، مانند کارت گرافیک کامپیوتر یا مادر برد، ممکن است چندین لایه (گاهی تا دوازده لایه) داشته باشد.

کاربرد بردهای الکترونیکی

در حالی که در نگاه اول PCBها اغلب با کامپیوتر مرتبط هستند، آنها را می‌توان در بسیاری از وسایل الکترونیکی دیگر مانند تلویزیون، رادیو، دوربین‌های دیجیتال و تلفن‌های همراه یافت. انواع مختلف بردهای مدار چاپی الکترونیکی علاوه بر استفاده در لوازم الکترونیکی مصرفی و رایانه‌ها، در زمینه‌های مختلف دیگری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله:

تجهیزات پزشکی

محصولات الکترونیکی امروزی فشرده‌تر از همیشه هستند و انرژی کمتری نسبت به نسل‌های قبلی مصرف می‌کنند که این امر امکان آزمایش فناوری‌های جدید و هیجان‌انگیز پزشکی را ممکن می‌سازد. اکثر دستگاه‌های پزشکی از PCBهای با کیفیت بالا استفاده می‌کنند که برای ایجاد کوچک‌ترین و فشرده‌ترین طرح‌ها استفاده می‌شود. این به کاهش برخی از موانع خاص مربوط به توسعه دستگاه‌های پزشکی کمک می‌کند، صنعتی که اندازه و وزن مهم است. PCB ها راه خود را به همه چیز از ابزارهای کوچک مانند پیچ ​​گوشتی گرفته تا ابزارهای بزرگ مانند تجهیزات اشعه ایکس یا اسکنرهای CAT پیدا کرده‌اند.

ماشین‌های صنعتی

از بردهای الکترونیکی در ماشین‌های صنعتی سنگین نیز استفاده می‌شود. هنگامی که PCBهای مس موجود الزامات را برآورده نمی‌کنند، می‌توان از PCBهای مسی به جای آن استفاده کرد. نمونه‌هایی از کاربردهایی که از PCBهای مس ضخیم استفاده می‌شود، عبارت‌اند از: کنترل‌کننده‌های موتور، ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا و بارسنج‌های صنعتی.

آموزشگاه فنی برق دوره آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی را به صورت تضمینی و با ارائه مدرک معتبر در کارگاه های مجهز برگزار می کند. در صورت تمایل به یادگیری تعمیرات بردهای الکترونیکی در آموزشگاه تعمیر بردهای الکتریکی ثبت نام کنید.

نورپردازی

نورپردازی مبتنی بر LED به دلیل مصرف کم انرژی و راندمان بالا محبوب شده است، بنابراین از PCBهای آلومینیومی نیز استفاده کنید. این PCBها به عنوان سینک حرارتی عمل می‌کنند که سطوح بالاتری از انتقال حرارت را نسبت به PCBهای استاندارد امکان‌پذیر می‌کند. این PCBهای آلومینیومی اساس کاربردهای LED با لومن بالا و دستگاه‌های روشنایی کلیدی را تشکیل می‌دهند.

خودرو و هوافضا

هر دو صنعت خودرو و هوافضا از PCBهای انعطاف پذیری استفاده می‌کنند که برای مقاومت در برابر محیط‌های ارتعاش بالا مشترک در هر دو صنعت طراحی شده‌اند. برد الکترونیکی بسته به مشخصات و طراحی می‌تواند سبک نیز باشد که برای تولید قطعات صنعت حمل و نقل بسیار مفید است. بردها همچنین در فضاهای تنگی که ممکن است در این صنایع وجود داشته باشد، مانند جعبه ابزار یا پشت ابزار روی داشبورد قرار می‌گیرند.

حتما مطالعه نمایید: دلایل خرابی برد مدار چاپی چیست؟

انواع بردهای الکترونیکی

برد الکترونیکی انواع مختلفی دارند که هر کدام ویژگی‌های ساختمانی، انواع مواد و کاربردهای خاص خود را دارند. در زیر به معرفی مختصری از آنها می‌پردازیم.

برد الکترونیکی تک لایه

برد تک لایه یا یک طرفه یک برد مدار چاپی است که از یک لایه مواد پایه یا بستر ساخته شده است. یک طرف مواد پایه با یک لایه نازک فلز پوشیده شده است. مس به دلیل عملکرد خوب آن به عنوان رسانای الکتریکی رایج‌ترین پوشش است. هنگامی که یک پوشش پایه مسی اعمال می‌شود، معمولاً یک ماسک یا محافظ قلع اعمال می‌شود و سپس برای شناسایی تمام اجزای الکترونیکی روی برد صفحه نمایش چاپ می‌شود.

از آنجایی که در PCBهای تک لایه/یک طرفه مدارها و اجزای مختلف تنها از یک طرف لحیم می‌شوند، طراحی و ساخت آنها آسان است. این محبوبیت به این معنی است که می‌توان آنها را با قیمت پایین مخصوصاً برای سفارشات بزرگ خریداری کرد. طراحی کم هزینه و با حجم بالا به این معنی است که آنها معمولاً در برنامه‌های مختلفی از جمله ماشین حساب، دوربین، رادیو، تجهیزات استریو، درایوهای حالت جامد، چاپگرها و منابع تغذیه استفاده می‌شوند.

برد الکترونیکی دو لایه

برد دو طرفه نوعی برد الکترونیکی است که در دو طرف آن مس تعبیه شده و قطعات بر روی یک برد دو طرفه در زیر و روی آن مونتاژ می‌شوند. به همین دلیل، بردهای مدار چاپی کوچک‌تر و سبک‌تر از بردهای مدار تک لایه هستند. نحوه تعمیر برد دو لایه کمی پیچیده‌تر از یک لایه است. برد دولایه معمولاً از دو نوع ماده اولیه ساخته می‌شود که نوع اول فنولیک و نوع دوم فایبرگلاس می‌باشد. برد فیبری با چسباندن قطعات کاغذ در محلول فنلی ساخته می‌شود و رایج‌ترین نوع برد الکترونیکی مورد استفاده است. پنل‌های فایبرگلاس از الیاف شیشه و مواد پلیمری ساخته شده‌اند که پشم شیشه به عنوان ماده تقویت کننده و مواد پلیمری به عنوان ماده پایه ساخته شده است. این نوع چوب در برابر دمای بالا مقاومت بالایی دارد. اتصال دو طرف این نوع تخته از طریق سوراخی به نام via  انجام می‌شود.
گاهی پیش می‌آید که در حین تولید، بردهای الکترونیکی معیوب می‌شوند یا چون گرمای زیادی وارد برد مدار می‌شود، بخشی از آن معیوب می‌شود و دستگاهی که استفاده می‌کنید به درستی کار نمی‌کند. تعمیر برد دولایه در برخی موارد با تعویض و گاه تعمیر یک یا دو قطعه الکترونیکی انجام می‌شود اما گاهی تعمیر برد دولایه چندان آسان نیست و اقدامات دیگری را می‌طلبد. در مرحله بعد، بیایید نحوه تعمیر یک برد دو لایه را بررسی کنیم.

حتما مطالعه نمایید: اصول کار اینورتر در برد الکترونیکی چگونه است؟

برد الکترونیکی چند لایه

PCB های چند لایه از مجموعه‌ای از سه یا چند PCB دو لایه تشکیل شده‌اند. این پانل‌ها با یک چسب مخصوص در کنار هم قرار می‌گیرند و بین قطعات عایق قرار می‌گیرد تا اطمینان حاصل شود که هیچ یک از قطعات در اثر حرارت زیاد ذوب نمی‌شوند. PCBهای چند لایه در اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شوند، به‌عنوان‌مثال می‌توانند چهار لایه، لایه‌های اضافی، دوازده لایه و غیره باشند. بزرگ‌ترین برد مدار چاپی چند لایه‌ای که تاکنون ساخته شده است 50 لایه ضخامت دارد.

با چندین لایه برد مدار چاپی، طراحان می‌توانند طرح های بسیار ضخیم و پیچیده‌ای ایجاد کنند که برای انواع کارهای پیچیده الکتریکی مفید است. برنامه‌هایی که از بردهای مدار چندلایه استفاده می‌کنند عبارت‌اند از سرورهای فایل، ذخیره سازی داده‌ها، فناوری GPS، سیستم‌های ماهواره‌ای، تجزیه و تحلیل آب و هوا و دستگاه‌های پزشکی.

برد مدار الکترونیکی سخت

PCB های صلب از یک ماده پایه سخت ساخته شده‌اند که از خم شدن برد جلوگیری می‌کند. احتمالاً رایج‌ترین نمونه برد مدارچاپی حالت جامد که دیده‌اید، مادر برد کامپیوتر است. مادربرد یک PCB چند لایه است که برای تأمین انرژی کامپیوتر و در عین حال برقراری ارتباط بین تمام قسمت‌های مختلف کامپیوتر مانند CPU، GPU و RAM استفاده می‌شود.
مسلماً PCB های جامد بیشترین PCB  تولید شده را تشکیل می‌دهند. این PCBها در جایی استفاده می‌شوند که خود PCB باید یک طرفه نصب شود و تا پایان عمر دستگاه به همین شکل باقی می‌ماند. PCB های جامد می‌توانند هر تعداد لایه داشته باشند، از یک PCB ساده تک لایه تا یک PCB چند لایه با هشت یا ده لایه. همه PCBهای جامد دارای ساختارهای تک، دو یا چند لایه هستند، بنابراین همه آنها کاربرد یکسانی دارند.

آموزشگاه فنی برق دوره آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی را به صورت تضمینی و با ارائه مدرک معتبر در کارگاه های مجهز برگزار می کند. در صورت تمایل به یادگیری تعمیر بردهای الکترونیکی در دوره آموزش تعمیر بردهای الکترونیکی ثبت نام کنید.

برد الکترونیکی انعطاف‌پذیر

بر خلاف PCBهای صلب که از موادی که قابلیت جابه‌جایی را ندارند، مانند فایبرگلاس استفاده می‌کنند، بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر از موادی مانند پلاستیک ساخته شده‌اند که می‌توان آنها را جابه‌جا کرد. مانند PCBهای صلب، PCBهای انعطاف‌پذیر در طرح‌های تک، دو یا چند لایه عرضه می‌شوند. از آنجایی که این نوع برد الکترونیکی باید بر روی مواد انعطاف‌پذیر تعبیه شود، هزینه ساخت PCBهای انعطاف‌پذیر بیشتر است.

PCBهای انعطاف‌پذیر مزایای زیادی نسبت به PCBهای صلب دارند. مهم‌ترین این مزیت‌ها انعطاف پذیری آنهاست. این بدان معنی است که می‌توان آنها را در لبه‌ها و گوشه‌ها تا کرد. انعطاف پذیری آنها باعث صرفه جویی در هزینه و وزن می‌شود، زیرا می‌توان از یک PCB منعطف برای پوشش ناحیه‌هایی استفاده کرد در غیر این صورت به چندین PCB سفت و سخت نیاز دارید.
PCB های انعطاف‌پذیر نیز می‌توانند در محیط‌هایی که می‌توانند باعث آسیب به برد شود، استفاده کرد. زیرا این بردها از موادی ساخته می‌شوند که می‌توانند ضد آب، مقاوم در برابر ضربه، مقاوم در برابر خوردگی یا مقاوم در برابر روغن‌های با دمای بالا باشند. گزینه‌ای که PCBهای سفت و سخت سنتی ممکن است نداشته باشند.

حتما مطالعه نمایید:کار با هیتر و هویه و قطعه برداری در تعمیر بردهای الکترونیکی

برد الکترونیکی انعطاف‌پذیر سخت

بردهای استاندارد انعطاف‌پذیر بهترین هستند و از انواع اصلی PCB که در قسمت‌های قبل ارائه کردیم ساخته شده‌اند. بردهای انعطاف‌پذیر شامل چندین لایه PCB انعطاف‌پذیر هستند که به چندین لایه PCB صلب متصل هستند.
در برخی از کاربردها، استفاده از PCBهای انعطاف‌پذیر صلب مزایای زیادی نسبت به PCBهای صلب یا انعطاف‌پذیر دارد. به‌عنوان‌مثال، بردهای انعطاف‌پذیر سخت دارای قطعات کمتری نسبت به بردهای صلب یا منعطف سنتی هستند زیرا سیم کشی هر دو را می‌توان روی یک برد متصل کرد. ترکیب صفحات صلب و انعطاف‌پذیر در یک صفحه انعطاف‌پذیر سخت نیز طراحی را ساده می‌کند و اندازه برد و وزن تجهیزات را کاهش می‌دهد.

PCBهای سفت و انعطاف‌پذیر اغلب در برنامه‌هایی یافت می‌شوند که فضا یا وزن یک نگرانی عمده است، از جمله تلفن‌های همراه، دوربین‌های دیجیتال، ضربان‌سازها و خودروها.

برد الکترونیکی فرکانس بالا

PCB فرکانس بالا به معنای طراحی PCB است، نه یک نوع ساخت PCB مانند مدل‌های قبلی. برد مدار فرکانس بالا برای انتقال سیگنال با فرکانس بیش از یک گیگاهرتز طراحی شده است. مواد PCB با فرکانس بالا اغلب شامل لمینت اپوکسی تقویت شده با شیشه FR4، رزین پلی فنیل اکسید (PPO) و تفلون هستند. تفلون یکی از گران‌ترین گزینه‌های موجود است زیرا دارای ثابت دی الکتریک پایین و جذب آب کم است. مواردی مانند ثابت دی الکتریک (DK)، از دست دادن و ضخامت دی الکتریک، و غیره، باید در هنگام انتخاب PCB با فرکانس بالا و نوع اتصال PCB در نظر گرفته شوند.

مهم‌ترین عامل ثابت دی الکتریک ماده مورد نظر است. موارد دیگری که هنگام انتخاب بردها و انواع کانکتورها برای استفاده در طراحی PCBهای فرکانس بالا باید در نظر گرفته شوند عبارت‌اند از:

تلفات دی الکتریک: این عامل بر کیفیت انتقال سیگنال تأثیر می‌گذارد. از دست دادن دی الکتریک کمتر می‌تواند باعث از دست دادن سیگنال شود.

انبساط حرارتی: اگر میزان انبساط حرارتی مواد مورد استفاده در ساخت بردهای مدار چاپی مانند فویل مسی یکسان نباشد، در این صورت مواد به دلیل تغییرات دما می‌توانند از یکدیگر جدا شوند.

جذب آب: مقادیر زیاد آب مصرفی بر ثابت دی الکتریک و تلفات دی الکتریک PCB تأثیر می‌گذارد، به خصوص اگر در محیط مرطوب استفاده شود.

سایر مقاومت‌ها: مواد مورد استفاده در ساخت بردهای مدار چاپی با فرکانس بالا باید در صورت لزوم از نظر مقاومت حرارتی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر مواد شیمیایی خطرناک مؤثر باشند.

بردهای آلومینیومی تقریباً مانند نمونه‌های برد مسی طراحی می‌شوند. با این حال، به جای فایبرگلاس معمولی که در اکثر انواع بردهای مدار چاپی استفاده می‌شود، یک برد مدار آلومینیومی از یک برد زیرلایه آلومینیومی یا مسی استفاده می‌شود.

برد آلومینیومی با یک ماده عایق حرارتی پوشانده شده و به گونه‌ای طراحی شده است که حرارت کمتری از ماده عایق به لایه پشتی منتقل می‌شود. پس از گذاشتن عایق، یک لایه زنجیره‌ای با قطر یک تا ده اونس مس قرار می‌گیرد.

حتما مطالعه نمایید: چگونه برد الکترونیکی

چاپی را تعمیر کنیم؟

PCBهای آلومینیومی دارای مزایای زیادی نسبت به PCBهای پوشش داده شده با فایبرگلاس هستند از جمله:

ارزانی: آلومینیوم یکی از فراوان‌ترین فلزات روی کره زمین است که 8.23 ​​درصد از وزن زمین را به خود اختصاص می‌دهد. استخراج آلومینیوم آسان و ارزان است و به کاهش هزینه‌ها در فرایند تولید کمک می‌کند؛ بنابراین تولید محصولات آلومینیومی هزینه کمتری دارد.

سازگاری با محیط زیست: آلومینیوم غیر سمی است و به راحتی قابل بازیافت است. به دلیل سهولت در مونتاژ، ساخت PCB از آلومینیوم نیز راه خوبی برای صرفه جویی در مصرف انرژی است.

خنک کننده مدار: آلومینیوم یکی از بهترین مواد موجود برای دفع گرما از اجزای مهم برد است. با آلومینیوم، گرما به جای پراکنده شدن به سایر قسمت‌های برد به فضای باز منتقل می‌شود. PCB آلومینیومی سریع‌تر از PCB مسی خنک می‌شود.

دوام مواد: آلومینیوم بسیار بادوام‌تر از موادی مانند فایبرگلاس یا سرامیک است، به خصوص در آزمایش‌های Drop. استفاده از مواد پایه قوی تر به کاهش آسیب در هنگام ساخت، حمل و نقل و نصب کمک می‌کند.

تمام این مزایا، PCBهای آلومینیومی را به گزینه‌ای عالی برای کاربردهایی تبدیل می‌کند که به توان خروجی بالا با تلرانس‌های بسیار کم نیاز دارند، از جمله چراغ‌های راهنمایی، روشنایی خودرو، منابع تغذیه، کنترل‌کننده‌های موتور و مدارهای جریان بالا.

علاوه بر این زمینه‌های اصلی استفاده، PCB ‌های آلومینیومی را می‌توان در برنامه‌هایی استفاده کرد که به درجه بالایی از پایداری مکانیکی نیاز دارند یا جایی که PCB ‌ها ممکن است در معرض سطوح بالایی از استرس مکانیکی قرار گیرند. آنها نسبت به تخته‌های فایبرگلاس کمتر در معرض انبساط حرارتی هستند، به این معنی که سایر مواد برد مانند فویل مسی و عایق، احتمال کنده شدن کمتری دارند و عمر محصول را افزایش می‌دهند.

طی سال‌ها، بردهای الکتریکی از مدارهای چاپی تک لایه ساده مورد استفاده در الکترونیک مانند ماشین‌حساب به سیستم‌های پیچیده‌تر مانند طرح‌های تفلون با فرکانس بالا تبدیل شده‌اند. PCBها تقریباً در هر صنعت روی کره زمین جای خود را پیدا کرده‌اند، از الکترونیک ساده مانند تجهیزات روشنایی گرفته تا صنایع پیچیده‌تر مانند فناوری پزشکی یا هوافضا.

تکامل بردهای الکترونیکی منجر به پیشرفت در بردهای مدار چاپی نیز شد. PCBها دیگر به سادگی از فویل مس با فایبرگلاس ساخته نمی‌شوند. مواد جدیدی از جمله آلومینیوم، تفلون و حتی پلاستیک‌های انعطاف‌پذیر نیز در ساخت آنها استفاده می‌شود. پلاستیک و آلومینیوم انعطاف‌پذیر منجر به تولید محصولاتی مانند بردهای مدار چاپی مبتنی بر آلومینیوم انعطاف‌پذیر و سفت و سخت برای رفع مشکلات رایج مرتبط با بسیاری از صنایع شده است.

آموزشگاه فنی برق دوره آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی را به صورت تضمینی و با ارائه مدرک معتبر در کارگاه های مجهز برگزار می کند. در صورت تمایل به یادگیری تعمیر بردهای الکترونیکی در دوره تعمیرات بردهای الکترونیکی ثبت نام کنید.