برد مدار چاپی یا PCB (Printed Circuit Board) یکی از اصلیترین اجزای هر سیستم الکترونیکی است. انتخاب جنس مناسب PCB تأثیر مستقیم بر عملکرد الکتریکی، مدیریت حرارتی، طول عمر، هزینه و قابلیت اطمینان مدار دارد. در این مقاله به بررسی رایجترین و پرکاربردترین جنسهای PCB مانند FR4، آلومینیوم، CEM، پلیآمید و سرامیکی میپردازیم و کاربرد هرکدام را توضیح میدهیم.
PCB چیست و چرا جنس آن اهمیت دارد؟
PCB بستری است که قطعات الکترونیکی روی آن نصب شده و مسیرهای مسی (Trace) ارتباط بین آنها را برقرار میکنند. جنس برد، علاوه بر نقش مکانیکی، ویژگیهای زیر را تعیین میکند:
- استحکام مکانیکی
- مقاومت در برابر حرارت
- خواص دیالکتریک (Dielectric)
- اتلاف حرارتی
- قیمت نهایی محصول
به همین دلیل انتخاب اشتباه جنس PCB میتواند باعث داغ شدن بیش از حد، نویز، کاهش عمر قطعات یا حتی سوختن مدار شود.
1. PCB از جنس FR4 (رایجترین نوع)
FR4 چیست؟
FR4 مخفف Flame Retardant 4 است و از الیاف شیشه (Fiberglass) و رزین اپوکسی ساخته میشود. این ماده پرکاربردترین جنس PCB در دنیاست.
ویژگیهای PCB FR4
- استحکام مکانیکی بالا
- مقاومت حرارتی مناسب (تا حدود 130–170°C بسته به گرید)
- خواص دیالکتریک پایدار
- قیمت اقتصادی
- سازگار با تولید انبوه
کاربردها
- بردهای عمومی الکترونیکی
- بردهای دارای میکروکنترلر یا پردازنده
- منابع تغذیه سوئیچینگ
- لوازم خانگی
- تجهیزات صنعتی
مزایا
✔ ارزان
✔ در دسترس
✔ مناسب اکثر کاربردها
معایب
✖ دفع حرارت ضعیف
✖ مناسب نبودن برای توانهای بالا یا LEDهای پرقدرت
2. PCB آلومینیومی (Aluminum PCB)
PCB آلومینیومی چیست؟
این نوع برد دارای هسته فلزی (آلومینیوم) است که لایه دیالکتریک و مسیرهای مسی روی آن قرار میگیرند. هدف اصلی آن انتقال حرارت بیشتر است.
ساختار
- لایه مس
- لایه دیالکتریک حرارتی
- هسته آلومینیومی
ویژگیها
- انتقال حرارت بسیار عالی
- کاهش دمای قطعات
- افزایش طول عمر LED و قطعات با مصرف توان بالا
- استحکام مکانیکی بالا
کاربردها
- درایور و ماژول LED
- منابع تغذیه با توان بالا
- مبدلهای قدرت
- تجهیزات روشنایی صنعتی
مزایا
✔ دفع حرارت عالی
✔ مناسب توان بالا
✔ افزایش قابلیت اطمینان
معایب
✖ قیمت بالاتر از FR4
✖ معمولاً تکلایه یا نهایتاً دولایه
✖ طراحی و تولید پیچیدهتر
در شکل زیر، تفاوت ساختار بردهای آلومنیومی و FR4 را مشاهده میکنید:
3. PCB از جنس CEM (CEM-1، CEM-3)
CEM چیست؟
CEM ترکیبی از الیاف کاغذ یا شیشه و رزین اپوکسی است که به عنوان جایگزین ارزانتر FR4 استفاده میشود.
انواع رایج
- CEM-1: ارزان، تکلایه
- CEM-3: کیفیت بهتر، نزدیک به FR4
کاربردها
- محصولات مصرفی ارزان
- لوازم ساده الکترونیکی
- بردهای تکلایه
مزایا
✔ قیمت پایین
✔ مناسب تولید انبوه ارزان
معایب
✖ مقاومت حرارتی کمتر
✖ استحکام و کیفیت پایینتر نسبت به FR4
4. PCB پلیآمید (Flexible PCB)
PCB انعطافپذیر چیست؟
این بردها از جنس پلیآمید (Polyimide) ساخته میشوند و قابلیت خمشدن و انعطاف دارند.
ویژگیها
- انعطافپذیری بالا
- مقاومت حرارتی عالی
- ضخامت کم
- وزن سبک
کاربردها
- موبایل و لپتاپ
- تجهیزات پزشکی
- دوربینها
- محصولات پوشیدنی
مزایا
✔ طراحی فشرده
✔ کاهش کابل و کانکتور
معایب
✖ قیمت بالا
✖ تولید پیچیده
در شکل زیر یک مدار از جنس پلیآمید را مشاهده میکنید. حتما در موارد مختلف، مشابه این مدار را در کانکتورهای نمایشگرها یا سایر موارد دیدهاید.
5. PCB سرامیکی (Ceramic PCB)
PCB سرامیکی چیست؟
این نوع بردها از مواد سرامیکی مانند Al₂O₃ یا AlN ساخته میشود و بالاترین عملکرد حرارتی و الکتریکی را دارد.
ویژگیها
- هدایت حرارتی بسیار بالا
- پایداری عالی در دمای بالا
- نویز بسیار کم
- مناسب فرکانس بالا
کاربردها
- الکترونیک قدرت پیشرفته
- تجهیزات نظامی
- RF و مایکروویو
- صنایع فضایی
مزایا
✔ عملکرد بینظیر
✔ طول عمر بسیار بالا
معایب
✖ بسیار گران
✖ تولید محدود و تخصصی
مقایسه سریع جنسهای PCB
| جنس PCB | قیمت | دفع حرارت | کاربرد |
|---|---|---|---|
| FR4 | کم | متوسط | عمومی |
| آلومینیوم | متوسط | عالی | توان بالا |
| CEM | خیلی کم | ضعیف | ارزان |
| پلیآمید | بالا | خوب | انعطافپذیر |
| سرامیکی | خیلی بالا | عالی | حرفهای |
اولین گام از ساخت مدار الکترونیکی چاپی، انتخاب جنس آن است. در این مقاله سعی شد تا دید کلی نسبت به انواع جنسهای پرکاربرد مورد استفاده در صنایع مختلف داشته باشیم. برای آشنایی فنی بیشتر میتوانید از این لینک نیز بازدید کنید.
در انتها اگر نیاز به مشاوره فنی در زمینه بردهای الکترونیکی و انتخاب جنس آنها داشتید و یا نیاز به طراحی و تولید برد الکترونیکی خاصی دارید، کارشناسان فنی میکرومتریک برای پیادهسازی طرح شما در کنارتان هستند. کافی است تا با شماره تماسهای این لینک با ما در ارتباط باشید.
بدون دیدگاه