PCB سخت

برد مدار سفت چیست؟

بردهای مدار چاپی سفت (PCB) از یک زیرلایه محکم و غیرانعطاف‌پذیر ساخته می‌شوند. این برد‌ها شکل ثابت و دائمی دارند و پایه‌ای پایدار برای مونتاژ قطعات، اتصالات الکتریکی و پشتیبانی فیزیکی فراهم می‌کنند. در مقایسه با برد‌های انعطاف‌پذیر که قابل تا شدن و تغییر شکل هستند، برد‌های سفت استحکام مکانیکی و یکپارچگی ساختاری بیشتری دارند و بنابراین برای دستگاه‌هایی که نیازمند پشتیبانی ساختاری پایدار هستند، مناسب‌ترند.

اغلب برد‌های مدار سفت از شیشه فایبر (FR4) یا سایر مواد لایه‌ای سفت ساخته می‌شوند و با رزین اپوکسی تقویت می‌گردند. این مواد از طریق فرآیندهای شیمیایی و حرارتی دارای مقاومت بیشتری در برابر گرما، خوردگی شیمیایی و تنش مکانیکی می‌شوند. شیشه فایبر هسته اصلی اکثر برد‌های مدار سفت را تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، قطعات الکترونیکی مانند خازن‌ها، تراشه‌ها، مقاومت‌ها و غیره نیز به این برد اضافه و لحیم‌کاری می‌شوند تا جریان الکتریسیته به درستی در مدار جریان یابد.

مشخصات برد مدار سفت در شرکت ال اچ دی تک

ساختار برد مدار سخت

قابلیت اطمینان برد مدار سخت به هم‌افزایی بین ساختار هر لایه و مونتاژ کل دستگاه بستگی دارد. این لایه‌ها عمدتاً شامل موارد زیر است:

1. لایه ماده اولیه

مهم‌ترین بخش در ساختار برد، لایه‌ی زیرسازی است که اساس برد مدار چاپی را تشکیل می‌دهد و به آن استحکام و سفتی می‌دهد. pCB سخت زیرسازی معمولاً از رزین اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه‌ای (FR4) ساخته می‌شود و همانند «اسکلت» کل برد مداری است.

2. لایه مسی

لایه مسی اجزای مختلف را به یکدیگر متصل کرده و انتقال سیگنال‌ها و انرژی بین قطعات روی برد را ممکن می‌سازد. روش تولید آن بدین صورت است که پس از آماده‌سازی زیرسازی مانند FR4، یک لایه فویل مسی روی برد مدار سخت فشرده می‌شود.

3. لایه ماسک لحیم

سطح سبز رنگی که معمولاً دیده می‌شود، همان لایه ماسک لحیم است. این لایه نه تنها از نظر ظاهری زیبا است، بلکه وظیفه اصلی حفاظت از خطوط مسی و جلوگیری از اتصال کوتاه در زمان لحیم‌کاری را نیز بر عهده دارد.

4. لایه سیلک‌اسکرین

لایه اسکرین سیلک برای چاپ اطلاعات روی برد مدار چاپی (PCB) استفاده می‌شود تا کاربران بتوانند اطلاعات برد را درک کنند. این اطلاعات شامل برچسب قطعات، لوگوها و نمادهای مرجع و غیره می‌شود که تولید، مونتاژ و همچنین نگهداری بعدی را تسهیل می‌کند.

انواع برد مدارهای سفت (Rigid PCBs)

انواع مختلفی از برد مدارهای سفت وجود دارد که برای نیازهای کاربردی متفاوتی مناسب هستند:

1. برد مدار سفت تک‌طرفه

برد مدار سفت تک‌طرفه ابتدایی‌ترین نوع است که یک لایه مسی در یک طرف بستر دارد. این نوع ارزان‌قیمت است، تولید آن ساده است و برای کاربردهای با چگالی پایین مانند چراغ‌های LED، ماشین‌حساب‌ها و غیره مناسب است.

2. برد مدار سفت دوطرفه

برد مدار سفت دوطرفه دارای لایه‌های مسی در هر دو طرف است که می‌تواند طراحی‌های مداری پیچیده‌تری را پشتیبانی کند و به‌طور گسترده در سیستم‌های کنترل، تقویت‌کننده‌ها و تجهیزات صنعتی استفاده شود.

3. برد مدار سفت چندلایه

بردهای مالتی لایه سفت PCB دارای سه لایه مسی یا بیشتر هستند که توسط مواد عایق از هم جدا شده‌اند. این بردها معمولاً در کاربردهای با تراکم بالا مانند تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شوند.

4. برد سفت مس سنگین

در مقایسه با بردهای PCB معمولی، بردهای PCB مس سنگین می‌توانند جریان بیشتری، تنش مکانیکی و بار حرارتی بالاتری را تحمل کنند و برای تجهیزات برقی و کاربردهای با توان بالا مناسب هستند.

5. برد سفت با دمای انتقال شیشه‌ای بالا (High Tg)

Tg مخفف دمای انتقال شیشه‌ای است. بردهای High Tg می‌توانند دماهای بالا (بیش از 170 درجه سانتی‌گراد) را تحمل کنند و برای صنایع خودرو و هوافضا مناسب هستند.

6. بردهای سفت با فرکانس بالا

بردهای مدار سفت با فرکانس بالا عمدتاً برای انتقال سیگنال‌های با فرکانس بالا مناسب هستند و اغلب از مواد کم‌تلفی مانند PTFE (تفلون) ساخته می‌شوند تا یکپارچگی سیگنال را تضمین کنند.

7. برد سفت مبتنی بر فلز

مبتنی بر آلومینیوم یا مس، قابلیت بهتر مدیریت حرارتی دارد و به طور گسترده در روشنایی LED، سیستم‌های برقی و الکترونیک خودروهای پرقدرت استفاده می‌شود.

فرآیند تولید برد مدار چاپی سفت

محدودیت لایه

معمولاً ما فقط می‌توانیم زیرلایه‌های آلومینیومی تک‌لایه و زیرلایه‌های آلومینیومی دو لایه تولید کنیم. به دلیل محدودیت‌های فرآیند تولید، تولید زیرلایه‌های آلومینیومی چندلایه دشوار است، بنابراین نمی‌تواند نیازهای طراحی‌های پیچیده چندلایه را برآورده کند.

انعطاف‌پذیری ضعیف

مواد فلزی آلومینیوم دارای سفتی بالا و نرمی پایین هستند و به اندازه زیرلایه‌های پلی‌ایماید یا پلی‌استر انعطاف‌پذیر نیستند. بنابراین در کاربردهایی که نیاز به خمش مکرر دارند، مناسب نیستند.

ضریب انبساط حرارتی نامناسب

ضریب انبساط حرارتی زیرلایه‌های آلومینیومی نسبتاً بالا است و با برخی از اجزا و مواد لحیم‌کاری متفاوت است. عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی دو ماده می‌تواند به راحتی باعث آسیب به اتصالات لحیم‌کاری یا لایه‌لایه شدن شود و قابلیت اطمینان کلی را تحت تأثیر قرار دهد.

زیرلایه‌های آلومینیومی نیازمندی‌های فرآیندی اضافی را به همراه دارند

در مقایسه با زیرلایه‌های معمولی، خواص فلزی زیرلایه‌های آلومینیومی نیازمند زمان بیشتری برای در نظر گرفتن در مراحل ساخت و مونتاژ هستند که این امر باعث افزایش پیچیدگی فرآیند و هزینه‌ها می‌شود.

هزینه بالا

اگرچه زیرلایه‌های آلومینیومی در مدیریت حرارتی مزایای قابل توجهی دارند، اما در مقایسه با مواد سنتی FR4، برد مدارهای آلومینیومی هزینه‌های بیشتری برای مواد، فرآیندهای ساخت خاص و نیازهای پردازش سطحی دارند، بنابراین هزینه کلی ساخت افزایش می‌یابد.

ویژگی‌ها و مزایای برد مدار سخت

ویژگی‌های کلیدی:

1. ساختار سفت و سخت: این برد عمدتاً از الیاف شیشه‌ای ساخته شده است که ثبات آن را تضمین کرده و از تغییر شکل جلوگیری می‌کند و پایداری محصول را فراهم می‌کند.
2. طراحی مدار با چگالی بالا: امکان ساختارهای چندلایه را فراهم می‌کند که این امر ایجاد مدارهای پیچیده و چیدمان چگال از قطعات را ممکن می‌سازد.
3. کنترل دقیق ابعاد: مناسب برای محصولاتی که دقت بالایی را می‌طلبد، مانند تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های پزشکی.

مزایای اصلی:

1. مقاومت و عمر طولانی: مواد و ساختار سفت و سخت اجازه استفاده بلندمدت در شرایط سخت محیطی را می‌دهد؛
2. هزینه تولید پایین: مناسب برای تولید انبوه، فرآیندهای استاندارد شده و چرخه تولید کوتاه؛
3. سهولت در ادغام خودکار: امکان لحیم‌کاری و مونتاژ خودکار را فراهم می‌کند که بهره‌وری و یکنواختی را افزایش می‌دهد.

زمینه‌های کاربردی برد مدار سخت

1. مادربرد کامپیوتر: برد مدار سخت می‌تواند به عنوان هسته مادربرد مورد استفاده قرار گیرد تا قطعات کلیدی مانند CPU، حافظه، GPU و غیره را روی خود نگه دارد؛
2. الکترونیک مصرفی: کاربرد گسترده‌ای در لوازم خانگی روزمره مانند تلفن‌های هوشمند، تلویزیون، فریزر، اجاق ماکروویو و غیره دارد؛
3. الکترونیک خودرو: در خودروهای الکتریکی و سیستم‌های پیشرفته کمک به راننده (ADAS) بی‌بدیل است؛
4. تجهیزات مخابراتی: برد مدار سخت دارای پایداری بالای سیگنال است و می‌تواند در رادیو، تلفن‌های همراه، روترها و سیستم‌های مخابراتی ماهواره‌ای مورد استفاده قرار گیرد.

استانداردهای IPC برای برد مدارهای سخت

تولید برد مدار سخت تنها نیازمند دسترسی نیست، بلکه باید استانداردهای بین‌المللی را نیز رعایت کند.

IPC-A-600 و IPC-6012 دو استاندارد کلیدی هستند:

• IPC-A-600: معیارهای ظاهری و عیوب فیزیکی هر لایه از برد مدار را مشخص می‌کند؛
  
• IPC-6012: الزامات عملکردی، مشخصات مواد و روش‌های آزمون را تشریح می‌کند و به طور گسترده در صنایع هوافضا، خودروسازی و مخابرات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  

برای رعایت استانداردهای IPC نیاز به اقدامات کنترل کیفیت سختگیرانه مانند آزمایش میکروسکوپی، بازرسی نوری AOI، آزمایش الکتریکی اتصال کوتاه و مدار باز و غیره می‌باشد. فقط به این طریق می‌توان قابلیت اطمینان بلندمدت مدارهای چاپی سخت (rigid PCBs) را تضمین کرد.

چرا برای تولید مدارهای چاپی سخت (rigid PCBs) باید از LHD استفاده کرد؟

شرکت LHD TECH از فناوری تولید و کنترل کیفیت پیشرفته استفاده می‌کند تا مدارهای چاپی سخت (rigid PCBs) تک‌لایه، دو لایه و چندلایه از مواد FR4، Tg بالا و مواد فلزی را تولید کند. هر یک از مدارهای چاپی تولید شده با استانداردهای IPC-A-600 و IPC-6012 سازگار بوده و به طور گسترده در صنایع مختلفی مانند الکترونیک مصرفی، هوافضا، خودکارسازی صنعتی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر به دنبال یک تأمین‌کننده معتبر برای مدارهای چاپی سخت هستید، اکنون با ما تماس بگیرید!

خلاصه

برد مدار سخت در تمامی جنبه‌های زندگی انسان‌ها، از لوازم خانگی گرفته تا سیستم‌های صنعتی پیشرفته، نفوذ کرده است. این برد با مزایایی چون استحکام بالا، ابعاد دقیق و پایداری خوب، کاربرد گسترده‌ای کسب کرده است. با توسعه همچنان م Industry الکترونیک، برد مدارهای سخت به ایفای نقش خود ادامه خواهند داد.