آشنایی با انواع فیبر مدار چاپی، ویژگی و کاربرد هر کدام

امروزه با استفاده گسترده از لوازم الکترونیکی، بیش از هر زمان دیگری به انواع فیبر مدار چاپی یا برد PCB نیاز است. این مدارها در ساخت انواع وسایل برقی بسیار پرکاربرد هستند و به همین دلیل هم از جنس ‌های مختلفی مانند فیبر فایبرگلاس، آلومینیومی، راجرز و… تهیه می ‌شوند. در هر کدام از لوازم برقی، باید مدارات الکترونیکی مشخصی روی این فیبرها پیاده سازی شود که این کار با روش های مونتاژ برد dip یا مونتاژ برد smd انجام می شود.

فیبر مدار چاپی یا برد PCB چیست؟

یکی از مهم ترین اجزای قطعات الکترونیکی، فیبرهای مدار چاپی هستند. فیبر مدار چاپی معمولا از الیاف فایبرگلاس ساخته شده که در یک طرف آن یک لایه مس نازک قرار می ‌گیرد. دلیل وجود مس در یک طرف این مدار، رسانایی آن است. مجموعه ‌ای از مدارهای الکتریکی به شکل ‌های مختلف روی این فیبر طراحی می‌ شوند. از آن جایی که در تمام محصولات الکترونیکی از مایکروویو تا تلویزیون، گوشی موبایل و لپ تاپ از بردهای الکترونیکی استفاده می ‌شود؛ فیبرهای مدار چاپی قطعات بسیار مهمی به شمار می ‌روند.

معرفی انواع فیبر مدار چاپی

معمولا انواع مدارهای چاپی روی قطعات فیبر با ضخامت 1.6 میلی ‌متر طراحی و نصب می ‌شوند. با توجه به کاربردهای مختلفی که انواع فیبر مدار چاپی دارد، از مواد اولیه متنوعی هم در ساخت آن استفاده می ‌شود. فایبرگلاس و فنولیک از پرکاربردترین مواد بوده، اما متریال دیگری هم مورد استفاده قرار می‌ گیرد. البته یک مدل فیبر مدار چاپی آماده هم وجود دارد که به منظور انجام اتصالات و نصب قطعات تولید می ‌شود. در این مدل مدار‌ها برای راحتی کار جای پایه ‌ها از قبل مشخص شده است.

فیبر فایبرگلاس مدار چاپی

فایبرگلاس هم از مواد اولیه پرکاربرد بوده که جنس نسبتا محکمی دارد. رنگ این فیبر سبز شفاف بوده و به راحتی نمی ‌توان آن را سوراخ کرد. البته این مساله یک مزیت محسوب شده و باعث مقاومت بالای آن می ‌شود. از این جنس فیبر اغلب برای ساخت کامپیوتر، لپ تاپ و ماشین حساب استفاده می ‌کنند.

فیبر مدار چاپی فنولیک

یکی از مواد اولیه‌ ای که به دلیل قیمت مناسب بیش از دیگران مورد استفاده قرار می ‌گیرد، فیبر فنولیک است. رنگ این فیبرها معمولا قهوه ‌ای یا گاهی زرد پر رنگ بوده و به راحتی می ‌توان مدار را روی آن چاپ کرد. به دلیل جنس نسبتا نازک، هم می ‌توان لایه مس را به راحتی روی آن نصب کرد و هم با هویه آن را از سطح جدا کرد. از این فیبر معمولا در وسایل الکتریکی پرکاربرد مانند رادیو، تلویزیون، دستگاه گیرنده امواج و سیستم ‌های صوتی استفاده می ‌شود.

فیبر آلومینیومی مدار چاپی

آلومینیوم یکی دیگر از انواع فیبر مدار چاپی بوده که حرارت را بهتر انتقال می‌ دهد. هنگام طراحی و تولید این مدل مدار الکتریکی چاپی از یک لایه رسانای دی الکتریک بین لایه مس و آلومینیوم استفاده می‌ کنند. از طریق این لایه انتقال حرارت به لایه ‌های زیرین فلز هم منتقل می ‌شود. به دلیل این مدل طراحی و ساخت، رسانایی این مدل فیبرها بسیار بالا است.

فیبر راجرز برای برد PCB

یکی از گران ‌قیمت ‌ترین و بهترین انواع فیبر مدار چاپی، راجرز است. این فیبر بسیار نازک بوده و برای موارد متنوعی استفاده می ‌شود. از آن جایی که استاندارد طراحی و تولید بالایی دارد، معمولا در محصولات برندها مورد استفاده قرار می ‌گیرد. اگر در ساخت برد از FR4 استفاده شود، فرکانس کاری بالایی خواهد داشت.

فیبر مدار چاپی دورو

فیبر دورو، یک مدل فیبر جدید نیست؛‌ بلکه وقتی دو طرف یک تخته فیبر را از فایبرگلاس یا فنولیک تولید می ‌کنند به آن فیبر دو رو می ‌گویند. هر دو طرف این فیبر با یک لایه مس پوشانده شده و می ‌توان مدار چاپی را در دو طرف آن طراحی کرد. به همین دلیل یکی از انواع پرکاربرد محسوب می ‌شود.

فیبر فلکسیبل برای مدار چاپی

یکی از انواع فیبر مدار چاپی، فلکسیبل بوده که از یک تخته فیبر با جنس منعطف ساخته شده است. در ساخت این مدل فیبر از تکنولوژی فوتولیتوگرافی استفاده شده، به همین دلیل هم انعطاف زیادی دارد. البته این بدان معنا نبوده که جنس ضعیفی دارد، بلکه کاملا متراکم است. علاوه بر انعطاف پذیری، کاهش وزن، کاهش هزینه و فضا از دیگر مزایای آن به شمار می رود. در مقابل ممکن است اتصالات داخلی بردها دچار مشکل شود.

ضرورت استفاده از پوشش نهایی روی فیبر مدار چاپی

روی انواع فیبر مدار چاپی فارغ از اینکه چه جنسی دارد، از پوشش ‌های مختلفی استفاده می ‌شود. دلیل استفاده از این پوشش‌ ها این است که احتمال اکسید شدن آن را از بین ببرد. علاوه بر این، وجود این پوشش‌ ها مانع از اتصالات اضافی شده و ترک ‌های مس هم اکسید نمی‌ شوند. پوشش ‌های نهایی که روی فیبرهای مدار چاپی استفاده می‌ شوند، انواع مختلفی دارند و هر کدام مزایا و معایب خاص خود را خواهند داشت.

آشنایی با انواع پوشش فیبر مدار چاپی

چهار پوشش نهایی روی انواع فیبر مدار چاپی قرار می‌گیرد که شامل:

• HASL
• Immersion
• Ospl/Entek
• Electroless Nickle Immersion Gold

پوشش نهایی HASL

HASL که کوتاه شده Hot Air Soldering Level بوده یکی از پوشش ‌های مرسوم در انواع فیبر مدار چاپی محسوب می ‌شود. در این روش باید ابتدا قلع و چند آلیاژ آن را ذوب کرده، سپس برد را داخل این مخلوط برده تا به طور کامل مقاوم شود. این مدل پوشش هزینه کم و عمر طولانی دارد؛ اما در مقابل ظاهر زیبایی نداشته و دارای سرب است.

پوشش نهایی ISN برای فیبر مدار چاپی

این روش که به آن غوطه وری قلع هم گفته شده با یک واکنش شیمیایی شروع می ‌شود. وجود ISN به دلیل سرعت بالای ترکیب مس و قلع، مانع از اکسیداسیون می ‌شود. با این حال نمی ‌توان چندان به با دوام بودن این روش اطمینان داشت. از مزایای ISN می ‌توان به قیمت متوسط، فاقد پارابن و سطح هموار اشاره کرد. با این حال خیلی سریع آسیب دیده و سرطان ‌زا است.

پوشش نهایی فیبر OSP/ENTEK

پوشش نهایی OSP/ENTEK از یک ترکیب آلی بر پایه آب روی مس ساخته شده است. این مدل فاقد سرب بوده و سطح برد کاملا هموار خواهد بود. با این حال به تماس دست حساس بوده و عمر کوتاهی دارد.

پوشش نهایی Electroless Nickle Immersion

این مدل پوشش که به آن ENIG می‌گویند، پوشش دو لایه فلزی روی فیبر مدار چاپی است. به عبارتی می‌توان گفت یک لایه طلا روی یک لایه نیکل قرار می گیرد. از مزایای این روش سطح صاف، عمر طولانی و فاقد سرب است. با این حال بسیار گران بوده و ساخت آن فرآیند پیچیده و سختی دارد.

حرف آخر

از برد PCB برای نصب قطعات و مدارات الکترونیکی استفاده می شود که در تمام لوازم برقی خانگی و تجهیزات صنعتی کاربرد دارد. انواع فیبر مدار چاپی شامل فایبر گلاس، فنولیک، آلومینیومی، دورو و راجرز می باشد. روی این بردها معمولا با روش های مختلفی از جمله HASL، ISN، OSP/ENTEK و ENIG پوشیده می شود.