انواع مختلف مدارهای چاپی (PCB) را بهتر بشناسیم

PCB ها را می‌توان بر اساس خصوصیاتی مانند تعداد لایه ها، نوع طراحی و جنس ماده تولید شده طبقه‌بندی کرد. در ادامه مطلب به بررسی چندی از مهم‌ترین انواع مدارهای چاپی می پردازیم.

مدارهای چاپی را بر اساس تعداد لایه می‌توان به انواع زیر طبقه بندی کرد:

این مدارها شامل یک لایه فیبر است که لایه نازکی از ماده رسانا (معمولا مس برای رسانایی بهتر) را پوشانده است. برای محافظت از لایه مسی، لایه محافظ لحیم کاری روی مدار استفاده میشود تا از مدار در برابر گرمای هویه هنگام لحیم کاری محافظت کند. همچنین صفحه سیلک (silk screen) روی مدار چاپ می شود تا اطلاعات مورد نیاز برای استفاده از قطعات در مدار را به کاربر بدهد.

مدارهای یک طرفه فرآیند تولید ساده ای داشته و در دستگاه هایی با کاربرد معمول و روزمره مانند مدارهای دوربین های دیجیتال، رادیوها، تجهیزات صوتی و استریو، فتوکپی ها و چاپگرها و دیگر لوازم برقی مشابه استفاده می‌شوند.

برخلاف مدارهای چاپی یک طرفه، این مدارهای دوطرفه دارای لایه های رسانا فلزی برای اتصال قطعات در هر ۲ سمت مدار هستند. در مدارهای چاپی دو طرفه قطعات معمولاً به صورت متصل به سطح مدار (surface mount)، یا از طریق سوراخ‌ ها لحیم کاری شده و با لایه رسانا اتصال برقرار میکنند.

مدارهای چاپی دو طرفه به طور گسترده‌ای در ماشین های خرید خودکار، آمپلی فایرها، مدارهای نورهای LED، مدار کنترل سیستم های تهویه و کیلومترهای دیجیتالی خودروها کاربرد دارند.

این مدار را می توان نسخه پیشرفته تری از مدارهای دو طرف دانست. همانطور که از نامش پیداست، PCB های چند لایه از چندین لایه رسانا و چندین لایه میانی و اشباع کننده تشکلیل شده است. برای اتصال قطعات به هر ۲ طرف این مدار، از هر ۲ روش لحیم کاری در سوراخ و متصل به سطح مدار می توان استفاده کرد. مدار های چند لایه در دستگاه های GPS، تجهیزات ذخیره سازی اطلاعات، سیستم های آنالیز آب و هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند.

دیگر انواع متداول مدارهای چاپی، که بر اساس نوع ماده سازنده دسته بندی شده اند را با هم بررسی می کنیم:

دلیل نامگذاری این نوع PCB ها، جنس مواد سازنده سخت و غیرقابل انعطاف آنهاست. فایبرگلاس متداول ترین ماده به کار رفته در این مدار هاست. وقتی مدارهای چاپی سخت ساخته شوند، دیگر در طول عمر دستگاه قابل بازطراحی و تغییر نخواهند بود. یک مثال خوب برای این نوع مدار را می توان مادربرد کامپیوتر در نظر گرفت، که از منبع تغذیه ولتاژ موردنظر را دریافت کرده و پل ارتباطی بین قطعاتی مانند رم، پردازنده، هارد و گرافیک است.

PCB های سخت، آسان تر تعمیر شده و شرایط نگهداری راحت‌تری دارند، چون جای قطعات کاملا مشخص بوده و با لحیم کاری به راحتی قابل تعویض هستند. همچنین مسیرهای مسی ارتباطی در آنها واضح تر است.

این نوع از مدار ها از موادی ساخته شده اند که انعطاف بیشتری داشته و قابل حرکت یا خم شدن هستند. مانند مدارهای چاپی سخت، این مدار های منعطف نیز در مدل های یک طرفه، ۲طرفه و چند لایه تولید می‌شوند. مواد سازنده مدارهای منعطف در برابر خوردگی و پوسیدگی، رطوبت، مایعات روغنی، دما و ضربه مقاوم هستند.

این مدارها فضای بسیار کمتری اشغال کرده و وزن بسیار کمتری نیز نسبت به مدارهای چاپی سخت دارند. PCB های منعطف را به خاطر تحمل حرارتی بالا، در دستگاه های صنعتی نیز قابل استفاده اند و مانند مدارهای سخت با گرما دیدن، به مرور زمان دچار خمیدگی نمی شوند. از موارد مصرف مدارهای منعطف می توان به تلفن های همراه هوشمند، لپ‌تاپ، دوربین های عکاسی و فیلمبرداری، LCD و LED ها و دیگر لوازم مشابه اشاره کرد.

این PCB ها ترکیبی از مدارهای منعطف و مدارهای سخت، روی یک مدار واحد هستند. در این حالت می توان از هر دو قابلیت استحکام و انعطاف این مدارها بهره برد. مدار های ترکیبی ساختار فشرده و وزن سبکی دارند که می‌توان از این خصوصیت آنها در تولید لوازم الکترونیکی مانند تلفن های همراه هوشمند، دوربین های دیجیتالی و دستگاه های شتاب دهنده قلبی استفاده کرد.

این مدار ها که به اختصار  MCPCB نیز نامیده می شوند، جایگزین مناسبی برای مدارهای FR4 یا CEM3 هستند. در این مدارها هسته مسی یا آلومینیومی به کار رفته است که لایه آلومینیومی تبادل گرمایی مناسبی داشته، در حالی که لایه مسی گران‌تر بوده ولی عملکرد بهینه تری نسبت به مدل آلومینیومی دارد.

این PCB ها در بازه ۵۰۰ مگاهرتز تا ۲ گیگاهرتز کاربرد دارند و در دستگاه های متنوعی که با فرکانس بالا کار می کنند، مانند سیستم های ارتباطی، مدارهای مایکروویو، مدارهای میکرواستریپ و غیره استفاده می شوند.