برد الکترونیکی چیست ؟ بررسی انواع برد الکترونیکی و کاربرد آن

برد الکترونیکی چیست؟

PCB یا برد الکترونیکی چیست؟  یک برد مدار چاپی غیر رسانا و چند لایه مسی است که برای تامین برق و اتصال اجزا به هم طراحی می شود PCB در واقع نقش یک پایه را برای قطعات الکترونیکی که روی آن قرار می گیرند دارد.  قطعات توسط سیم ها و یا TRACK های روی PCB به یکدیگر متصل می شوند.

اجزا برد الکترونیکی

•    زیرلایه اصلی برد (Substrate)
این لایه که یکی از اجزا برد الکترونیکی را تشکیل می‌دهد در اصل باعث استحکام و سختی آن شده و اصطلاحاً شاسی را شکل می‌دهد. شاسی بخش پایداری است که سایر لایه‌ها و قطعات الکترونیکی بر آن سوار می‌شوند.

•    لایه مسی (Copper)
لایه‌ای بسیار نازک از فویل مسی که رسانایی بسیار بالایی داشته و به هر طرفی از برد که کاربردی باشد، اضافه خواهد شد این لایه همان مسیرهای مسی را تشکیل می‌دهد که پایه قطعات الکترونیکی را با نظم خاصی به هم متصل می‌سازند. طراح برد الکترونیکی، باید با در اختیار داشتن نقشه کلی آن، دقیقاً مسیرهایی که برای اتصال مجموعه قطعات برد نیاز است را با استفاده از این لایه ترسیم کند.

•    لایه پوششی در برابر لحیم (Solder Mask)
Solder Maskلایه نازکی است که روی مسیرهای مسی را پوشانده و از ارتباط مؤثر و کارآمد این خطوط در هر دو طرف برد محافظت می‌کند. به بیانی دیگر از ایجاد اختلال توسط تماس سایر رساناها، از جمله لحیم، جلوگیری می‌کند.این لایه معمولاً از جنس رزین است زیرا این ماده از نظر مقاومت در برابر رطوبت، نارسانایی، مقاومت در برابر قطرات بسیار داغ لحیم، عملکرد بسیار عالی دارد.

آنچه که معمولاً به رنگ سبز، مانند پس‌زمینه بردهای الکترونیکی دیده می‌شود، در اصل همین لایه پوششی است. البته باید خاطرنشان کرد که همیشه لزوماً رنگ آن سبز نیست و بنا به نظر سازنده ممکن است در رنگ‌های آبی، مشکی یا قرمز تولید شوند.

بیشتر بخوانید: در چه زمانی از مهندسی معکوس برد الکترونیکی استفاده می کنیم؟

•    لایه چاپی سفید (Silkscreen)
Silkscreen یا در اصطلاح صفحه ابریشم، لایه سفیدی است که به عنوان آخرین لایه روی تمام سطح برد را می‌پوشاند. این لایه البته ماهیتی یکپارچه نداشته و در اصل مانند برچسب‌ها و تگ‌هایی که حاوی توضیحات و نمادهاست، اجزا برد الکترونیکی اضافه می‌شود.

این لایه در جریان عملکرد برد الکترونیکی هیچ خاصیتی نداشته و اساساً مانند یک برچسب راهنما عمل می‌کند.ممکن است برخی تولیدکنندگان از این لایه استفاده نکنند اما تولیدات حرفه‌ای، معمولاً با استفاده از چاپ سفید، جزئیات دقیقی در مورد برد الکترونیکی درج می‌کنند.

•   قطعات الکترونیکی
مقاومت، خازن، ترانریستور، کریستال، اسیلاتورو... برای بکار بردن صحیح لازم است با مفهوم تک تک آن ها مانند خازن چیست و یا انواع خازن آشنا باشید.

انواع برد الکترونیکی

•    برد بورد (Bread board)

برد بورد یک ابزار مهم در الکترونیک است که در راستای آزمایش یک نمونه اولیه از یک مدار الکترونیکی ساده در حالت‌های مختلف به کار می‌رود. استفاده از این ابزار بیشتر جنبه آموزشی برای مبتدیان و دانش آموزان دارد؛ چرا که به آن‌ها اجازه‌ی طراحی و آزمایش این مدارها را می‌دهد. یک برد بورد شامل سوراخ‌هایی در صفحه خود است که با به‌کارگیری ریل‌های تغذیه به صورت موازی، قابلیت اتصال قطعات الکترونیکی گوناگون، بدون نیاز به لحیم کاری ‌را فراهم می‌کند. این ویژگی، سبب سهولت در تغییر و آزمایش مدارها در حالت‌های مختلف می‌شود.

•    استریپ برد (Strip Board)

استریپ برد یک صفحه مسی است که برای ایجاد یک نمونه اولیه از محصول نهایی در حالت پایدار و دائمی به کار می‌رود. برای اتصال قطعات الکترونیکی به استریپ برد، نیاز به مهارت لحیم‌کاری داریم که برای مبتدیان چالش برانگیز است. وجود این ویژگی، استریپ برد را از برد بوردها متمایز می‌کند.

•    برد وایر رپ(Wire Wrap Board)

مشابه دو مورد قبلی، برد وایر رپ نیز در راستای ساخت و آزمایشات مدار الکتریکی به کار می‌رود. در واقع برد وایر رپ را می‌توان ترکیب برد بورد و استریپ برد دانست به‌طوری که جهت ساخت نمونه اولیه، پس از قرار دادن قطعات روی صفحه مسی سوراخ‌دار، از سیم‌های نازک (معمولا با قطر 30 یا 32 گاز) برای اتصال پایه‌های قطعات استفاده می‌شود. اتصالات وایر رپ در این روش، اگر به درستی انجام شود، پایدار و مقاوم هستند. به همین دلیل از این نوع برد برای مدارات پیچیده و آزمایش‌های تحقیقاتی استفاده می‌شود.

•    برد مدار چاپی (Printed Circuit Board)

برد مدار چاپی به عنوان جامع‌ترین نوع برد، یک بستر الکترونیکی است که از مواد عایقی مانند فایبرگلاس یا پلاستیک ساخته می‌شود. این بردها دارای لایه‌های مسی هستند که به صورت دائمی جهت اتصال و نگهداری قطعات الکترونیکی طراحی شده‎‌اند. همچنین این بردها معمولا با نرم افزارهای خاصی مانند آلتیوم دیزاینر طراحی می‌شوند و پس از تولید، اتصالات آن ها ثابت و غیر قابل تغییر هستند.

انواع برد الکترونیکی به لحاظ لایه

•    برد الکترونیکی تک لایه( یکرو )
•    برد الکترونیکی دولایه ( متالیزه )
•    برد الکترونیکی چند لایه
•    برد الکترونیکی منعطف flexible 
•    برد الکترونیکی سخت – منعطف (ترکیبی)
•    برد آلومینیومی

کاربرد استفاده از برد الکترونیکی

•    جایگذاری قطعات
•    اتصال منظم قطعات الکترونیکی
 

مزایا استفاده از برد الکترونیکی

1-    اشغال فضای کم و نظم بیشتر
در حالی که بدون استفاده از PCB ممکن است به چندین متر سیم و مساحت بسیار زیادی برای سرهم کردن یک برد پیچیده نیاز داشته باشید، با استفاده از آن در کمترین مساحت ممکن پیچیده‌ترین مدارها بدون کمترین بی‌نظمی یا شلوغی با یکدیگر متصل می‌شوند و طراحی برد الکترونیکی به بهترین شکل صورت می گیرد.

2-    سهولت در تعمیر و عیب‌یابی
مواجه شدن با حجم عظیمی از ارتباطات بی‌نظم و سیم‌های درهم‌تنیده، اصلاً کار ساده‌ای نبود. اما در مواجه با یک PCB و دسترسی به نقشه آن، به سادگی می‌توانید مناطقی که دچار مشکل شده و ارتباط مناسبی ندارد را شناسایی کنید. این تعمیرات برد الکترونیکی و عیب‌یابی قطعات را به‌مراتب ساده‌تر کرده است. در نظر داشته باشید که اغلی بردهای الکترونیکی، حاوی اطلاعات جزئی و دقیقی در مورد قطعات سوارشده بر پایه‌های مختلف هستند.

3-    صرفه‌جویی جدی در زمان
در روش قدیمی سرهم کردن یا در اصطلاح اسمبل کردن قطعات، به زمان بسیار زیادی نیاز داشت اما به لطف مدار الکترونیکی، در مدت زمان بسیار کمی، قطعات در جای مناسب خود قرار گرفته و لحیم‌کاری می‌شوند.

4-    ایمنی در برابر حرکت و جابجایی
یکی دیگر از مزایای بسیار مهم در استفاده از PCBاین است که تمام قطعات الکترونیکی را بر روی یک شاسی محکم و یکپارچه نگه داشته و اجازه نمی‌دهد تا در حرکت یا جابجایی، قطعات متزلزل شوند. این یک مزیت بسیار مهم برای وسایل و دستگاه‌هایی است که در تحرک مداوم هستند.

5-    کاهش سطح نویز الکتریکی
یک برد الکترونیکی PCBاگر درست طراحی و اجرا شده باشد، تقریباً هیچ نویز الکتریکی ندارد. با توجه به اینکه شیوه طراحی مدار چاپی برد به شکلی است که قطعات مرتبط کمترین فاصله را نسبت به یکدیگر داشته باشند، کمترین میدان مغناطیسی مخرب پیرامون مدار تشکیل می‌شود.