PCB سخت

برد مدار سفت چیست؟

PCB سخت بردی است که از مواد زیرلایه عایقی صلب مانند زیرلایه پارچه شیشه‌ای اپوکسی FR-4، زیرلایه کاغذی فنولیک یا زیرلایه سرامیکی به عنوان هسته اصلی ساخته شده است. این برد دارای شکل ثابت، سختی بالا بوده و قابل خم یا تا شدن نیست. در حال حاضر رایج‌ترین نوع برد مدار چاپی است. خواص فیزیکی آن پایدار بوده و در دمای محیط هیچ انعطافی ندارد و می‌تواند پشتیبانی محکمی برای قطعات فراهم کند. زیرلایه رایج، FR-4 است که دارای فرآیند بالغ و هزینه کنترل‌پذیر. در سناریوهای پرطرفدار، از زیرلایه‌های سخت اصلاح‌شده با سرامیک یا پلی‌ایمید استفاده می‌شود تا نیازهای مربوط به هدایت حرارتی بالا و فرکانس بالا برآورده شود. ساختار شامل برد تک‌طرفه، برد دوطرفه و برد چندلایه است و اتصال بین لایه‌ها از طریق ویاهای فلزی‌شده امکان‌پذیر است. این برد با طراحی مدارهای پیچیده سازگار است، فرآیند تولید استانداردی دارد و از تکنیک‌های مونتاژ متداول با بازدهی بالا پشتیبانی می‌کند. تکنیک‌های مونتاژ با بازدهی بالا پشتیبانی می‌کند.

انواع برد مدار سخت را می‌توان بر اساس ابعادی مانند تعداد لایه‌های ساختاری، ماده زیرلایه و ویژگی‌های کاربردی دسته‌بندی کرد. دسته‌بندی‌های اصلی به شرح زیر است:

دسته‌بندی بر اساس تعداد طبقات ساختاری

· برد تک‌طرفه

این تنها یک طرف با مدار های ورق مس رسان و طرف دیگر به عنوان مواد پایه دارد. این ساختار ساده و کمترین هزینه را دارد و برای دستگاه های کم مصرف با مدار ساده (مانند کنترل های از راه دور، مدار اسباب بازی) مناسب است. تخته ها، آداپتورهای برق)

· برد دوطرفه

هر دو طرف دارای مدار های ورق مس هستند و اتصال بین لایه ها از طریق ویاس های فلزی حاصل می شود. پیچیدگی مدار بالاتر از صفحه های تک طرفه است، اما هزینه متوسط است. به طور گسترده ای در الکترونیک مصرفی استفاده می شود (پد شارژ تلفن همراه) ، سنسورهای کنترل صنعتی و سناریوهای دیگر.

· تخته چند لایه ای

این شامل 3 یا بیشتر لایه های رسانا (معمولا 4, 6, 8 لایه و تا 40 لایه در مدل های پیشرفته) است که لایه ها با زیربناهای عایق بندی متصل می شوند. سوراخ های راه را به سوراخ های راه، سوراخ های کور و سوراخ های دفن شده تقسیم می کنند. که می تواند سیم کشی با چگالی بالا را به دست آورد و برای مدارهای پیچیده (بورد های مادر کامپیوتر، ECU های خودرو، صفحه کنترل اصلی تجهیزات پزشکی) مناسب است.

بر اساس مادهٔ بستر طبقه‌بندی شده

· برد مدار چاپی FR-4

مادهٔ بستر، رزین اپوکسی الیاف شیشه (FR-4) است که دارای عایق‌بندی عالی، مقاومت حرارتی و استحکام مکانیکی بالا و هزینه‌های قابل کنترل است. این ماده بیش از ۹۰٪ بازار برد مدارهای صلب را تشکیل می‌دهد و برای کاربردهای اصلی مناسب است مانند الکترونیک مصرفی، کنترل صنعتی و خودروها.

· برد مدار چاپی فنولیک کاغذی (FR-1/FR-2)

مادهٔ بستر، رزین فنولیک و الیاف کاغذی است. این ماده هزینهٔ پایینی دارد، اما مقاومت حرارتی و استحکام مکانیکی ضعیفی دارد و تنها در تجهیزات پایین‌رده (رادیوهای قدیمی، بوردهای کنترلی ساده لوازم خانگی) استفاده می‌شود.

· برد مدار چاپی سرامیکی

مادهٔ بستر، سرامیک اکسید آلومینیوم و نیترید آلومینیوم است که دارای هدایت حرارتی عالی، عایق‌بندی بالا و مقاومت در برابر دمای زیاد است. این ماده برای سناریوهای توان بالا و فرکانس بالا (مانند پایل‌های شارژ خودروهای انرژی جدید و تجهیزات هوافضا) مناسب است. تجهیزات هوافضا).

· برد مدار چاپی روی پایه فلزی (آلومینیومی/مسی)

ماده پایه یک صفحه فلزی (آلومینیوم/مس) + لایه عایق + ورق مس است. عملکرد دفع حرارت آن بسیار بالاتر از FR-4 معمولی است و به همین دلیل به آن «برد مدار چاپی خنک‌کننده» نیز گفته می‌شود. این برد در نورپردازی LED، تقویت‌کننده‌های قدرت و مبدل‌های فرکانس کنترل صنعتی استفاده می‌شود.

طبق ضخامت مس / ویژگی‌های عملکردی

· برد مدار چاپی با ضخامت مس استاندارد

ضخامت ورق مس ≤1 اونس (35 میکرومتر) است و برای مدارهای کوچک با جریان معمولی مناسب است (الکترونیک مصرفی، ماژول‌های کم‌توان).

· برد مدار چاپی مس ضخیم (مس سنگین)

ضخامت ورق مس ≥2 اونس (70 میکرومتر) است و دارای توانایی بالا در تحمل جریان و دفع حرارت است و در تجهیزات با توان بالا (ماژول‌های قدرت، سیستم‌های کنترل الکترونیکی خودروهای انرژی جدید) استفاده می‌شود.

· برد مدار چاپی با فرکانس بالا

ماده پایه از پلی‌تترافلورواتیلن (PTFE) و مواد روگرس تشکیل شده است و دارای ثابت دی‌الکتریک پایدار و اتلاف سیگنال کم است. این برد برای ارتباطات 5G، رادار و تجهیزات رادیویی فرکانس بالا مناسب است.

بر اساس فرآیند پوشش‌دهی سطحی طبقه‌بندی شده است

· برد مدار چاپی با پاشش قلع

سطح آن با لایه‌ای از قلع پوشیده شده است که دارای قابلیت لحیم‌کاری خوب و هزینه پایین بوده و برای تجهیزات متداول مناسب است.

· برد مدار چاپی با روکش طلا

سطح آن از لایه‌ای از نیکل و طلا تشکیل شده است که در برابر اکسیداسیون مقاوم بوده و دارای مقاومت تماسی پایین است. این برد برای اتصال‌دهنده‌های با دقت بالا و برد کلیدها (مانند برد اصلی تلفن‌های همراه و تجهیزات پزشکی) مناسب است.

· برد مدار چاپی OSP

سطح آن با یک فیلم محافظ آلی پوشیده شده است که از نظر زیست‌محیطی سازگار بوده و هزینه متوسطی دارد. این برد به‌طور گسترده در فناوری نصب سطحی (SMT) در الکترونیک مصرفی استفاده می‌شود.

تفاوت اصلی با برد مدار انعطاف‌پذیر

بردهای مدار سفت، با شکل پایدار، استحکام مکانیکی بالا و فناوری بالغ، به‌طور گسترده در دستگاه‌های مختلفی که نیاز به پایداری مدار و ثابت‌بودن نصب دارند، استفاده می‌شوند.

در حوزه الکترونیک مصرفی

از آن در مادربردهای کامپیوتر/کارت‌های گرافیک، مادربردهای تلفن همراه، برد منابع تغذیه تلویزیون، برد مدارهای روتر/دستگاه‌های پخش، و برد کنترل ماشین‌های لباس‌شویی/یخچال‌ها و غیره استفاده می‌شود. با تکیه بر هزینه پایین و فرآیند بالغ برد زیرلایه FR-4، این برد مناسب مدارهای توان متوسط و کوچک بوده و نیازهای پایداری محصولات درجه مصرفی را برآورده می‌کند. فرآیند FR-4 زیرلایه، مناسب مدارهای توان متوسط و کوچک است و نیازهای پایداری محصولات درجه مصرفی را برآورده می‌کند.

حوزه کنترل صنعتی:

این در ماژول‌های PLC، مادربردهای کامپیوترهای کنترل صنعتی، برد مدارهای مبدل فرکانس، برد کنترل درایور سروو و برد سیگنال سنسورها به کار می‌رود. با ویژگی‌های مقاوم در برابر لرزش و مقاومت حرارتی خوب، طراحی چندلایه می‌تواند ادغام مدارهای پیچیده را محقق کند و برای شرایط سخت کاری صنعتی مناسب است.

در زمینه الکترونیک خودرو

این قطعه با واحدهای کنترل موتور (ECU)، بوردهای کنترل مرکزی نصب‌شده روی خودرو، برد اصلی دستگاه‌های شارژ، برد کنترل سیستم مدیریت باتری (BMS) و برد راه‌انداز چراغ‌های خودرو سازگار است. این برد دارای قابلیت اطمینان بالا (مقاوم در برابر دماهای بالا و پایین و ضربه) بوده و نوع مس ضخیم آن قادر به عبور جریان‌های بزرگ است و استانداردهای ایمنی خودرو را برآورده می‌کند.

زمینه تجهیزات پزشکی:

این برد در دستگاه‌های CT/بردهای کنترل تشدید مغناطیسی هسته‌ای، بوردهای نمایشگر، ماژول‌های توان پزشکی و برد اصلی دستگاه قند خون استفاده می‌شود. این برد دارای عایق‌بندی عالی و انتقال سیگنال پایدار است و نیازمندی‌های سختگیرانه ایمنی و قابلیت اطمینان صنعت پزشکی را برآورده می‌کند.

میدان هوافضا

بردهای سخت پی‌سی‌بی درجه‌بالا از جنس سرامیک یا زیرلایه‌های با فرکانس بالا، در تجهیزات ماهواره‌ای، برد کنترل رادار هوایی، برد توزیع توان موشک و برد کنترل پرواز وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین به کار می‌روند. این برد‌ها قادر به تحمل محیط‌های شدید مانند دمای بالا و پایین و تابش هستند و استحکام مکانیکی برجسته‌ای دارند.

زمینه تجهیزات انرژی جدید

بردهای سخت پی‌سی‌بی مس ضخیم در برد مداری اینورتر فتوولتائیک، برد کنترل باتری ذخیره‌سازی انرژی و برد اصلی مبدل توربین بادی استفاده می‌شوند. این برد‌ها ظرفیت عبور جریان قوی و پراکندگی حرارت خوبی دارند و مناسب نیازهای انتقال و تبدیل توان بالا هستند.

زمینه تجهیزات ارتباطی:

بردهای سخت پی‌سی‌بی با فرکانس بالا از جنس زیرلایه PTFE یا روگرز، در برد RF ایستگاه پایه 5G، برد اصلی سوئیچ و برد مدار ماژول نوری به کار می‌روند. این برد‌ها دارای تلفات سیگنال کم و پشتیبانی از انتقال داده با سرعت بالا هستند.