PCB چند لایه
برد های مدار چاپی (PCB) هسته اصلی اکثر لوازم الکترونیکی امروزی هستند که عملکردهای اساسی را از طریق ترکیب قطعات و مکانیسم های سیم‌کشی تعیین می‌کنند. اکثر PCB های گذشته نسبتا ساده و با تکنیک های تولید محدود بودند، در حالی که PCB های امروزی بسیار پیچیده تر هستند. از گزینه های انعطاف پذیر پیشرفته گرفته تا انواع عجیب و غریب، PCB ها در دنیای الکترونیک امروزی بسیار متنوع هستند. با این حال، PCB های چند لایه از محبوبیت خاصی برخوردار هستند
در حالی که PCB های الکترونیکی ساده با عملکرد محدود معمولاً از یک لایه تشکیل شده اند، برد های الکترونیکی پیچیده تر مانند مادربرد رایانه ها از چندین لایه تشکیل شده است. اینها همان PCBهای چند لایه هستند. با افزایش پیچیدگی الکترونیک مدرن، این PCB های چند لایه بیش از هر زمان دیگری گسترش یافته اند، در حالی که تکنیک های ساخت آنها را قادر می سازد تا در اندازه، کاهش قابل توجهی داشته باشند.
برای اطلاعات بیشتر در مورد PCB های چند لایه، کاربردها و مزایای آنها در دنیای الکترونیک مدرن، تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
PCB چند لایه چیست؟
PCB چند لایه PCB است که با سه یا چند لایه فویل مس رسانا ساخته می شود. اینها به صورت چندین لایه از بردهای مدار دو طرفه، لمینیت شده و چسبانده شده با لایه‌های عایق محافظ حرارتی بین آنها ظاهر می‌شوند. کل ساختار به گونه ای چیده شده است که دو لایه در طرفین سطح PCB برای اتصال به محیط قرار می گیرد. تمام اتصالات الکتریکی بین لایه ها با راه هایی مانند آبکاری از طریق سوراخ ها، وایو های کور و مدفون انجام می شود. سپس استفاده از این روش منجر به تولید PCBهای بسیار پیچیده با اندازه های مختلف می شود.
PCB چند لایه به دلیل تغییرات در حال تکامل در صنعت الکترونیک به وجود آمد. عملکردهای الکترونیک در طول زمان به تدریج پیچیده تر شده اند و به PCB های پیچیده تری نیاز داشتند. متأسفانه PCB ها به دلیل مشکلاتی مانند نویز، ظرفیت خازنی سرگردان و تداخل محدود شده بودند و بنابراین باید از محدودیت های طراحی خاصی پیروی می کردند. این ملاحظات طراحی، دستیابی به سطح رضایت بخشی از عملکرد را از یک PCB یک یا حتی دو طرفه دشوار کرد – بنابراین PCB چند لایه متولد شد.
PCB های چند لایه به طور فزاینده ای در الکترونیک محبوب شده اند. آنها در طیف گسترده ای از اندازه ها و ضخامت ها برای پاسخگویی به نیازهای برنامه های کاربردی در حال گسترش خود هستند، با انواع مختلف از چهار تا دوازده لایه. لایه‌ها اغلب به اعداد زوج می‌آیند، زیرا تعداد فرد لایه‌ها می‌تواند مشکلاتی مانند تاب برداشتن در مدار ایجاد کند و تولید آنها مقرون به صرفه نیست. اکثر برنامه‌ها به بین چهار تا هشت لایه نیاز دارند، اگرچه برنامه‌هایی مانند دستگاه‌های تلفن همراه و تلفن‌های هوشمند معمولاً از دوازده لایه استفاده می‌کنند، و برخی از تولیدکنندگان حرفه‌ای PCB توانایی تولید PCBهای چند لایه با نزدیک به 100 لایه را دارند. با این حال، PCB های چند لایه با این تعداد لایه به ندرت دیده می شوند، زیرا مقرون به صرفه نیستند.
در حالی که تولید آنها گرانتر و کار فشرده‌تر است، PCBهای چند لایه در حال تبدیل شدن به بخش ضروری فناوری مدرن هستند. این در درجه اول به دلیل مزایای زیادی است که آنها ارائه می دهند، به ویژه در مقایسه با انواع تک لایه و دو لایه.
بیشتر بخوانید: انواع پوشش نهایی برد مدار چاپی
جهت سفارش تولید برد الکترونیکی مدار چاپی PCB از شرکت رویال صنعت سامانه مشاوره بگیرید.
مزایای pcb چند لایه
از نقطه نظر فنی، PCB های چند لایه دارای مزایای متعددی در طراحی هستند. این مزایای PCB های چند لایه موجود عبارتند از:
اندازه کوچک
یکی از برجسته ترین و قابل ستایش ترین مزایای استفاده از PCB های چند لایه در اندازه آنها نهفته است. به دلیل طراحی لایه ای خود، PCB های چند لایه ذاتا کوچکتر از سایر PCB ها با عملکرد مشابه هستند. این یک مزیت بزرگ برای الکترونیک مدرن است، زیرا روند فعلی به سمت ابزارهای کوچکتر، فشرده تر و در عین حال قدرتمندتر مانند تلفن های هوشمند، لپ تاپ ها، تبلت ها و گجت های پوشیدنی می رود.
ساختار سبک
با PCBهای کوچکتر وزن کمتری به همراه دارد، به خصوص که چندین کانکتور مورد نیاز برای اتصال PCBهای تک لایه و دو لایه جداگانه به نفع طراحی چند لایه حذف می شوند. این، دوباره، برای الکترونیک مدرن، که بیشتر به سمت تحرک طراحی شده است، مفید است.
کیفیت بالا
با توجه به حجم کار و برنامه ریزی که باید برای ایجاد PCB های چند لایه انجام شود، این نوع PCB ها از نظر کیفیت بهتر از PCB های تک لایه و دو لایه هستند. آنها همچنین تمایل دارند که در نتیجه قابل اعتمادتر باشند.
افزایش دوام PCB
PCBهای چندلایه به دلیل ماهیتشان بادوام هستند. این PCB های چند لایه نه تنها باید وزن خود را تحمل کنند، بلکه باید بتوانند گرما و فشار مورد استفاده برای اتصال آنها را نیز تحمل کنند. علاوه بر این عوامل، PCBهای چند لایه از چندین لایه عایق بین لایه‌های مدار استفاده می‌کنند و همه آنها را با عامل اتصال پیش‌آغاز (prepreg) و مواد محافظ به هم متصل می‌کنند.
انعطاف پذیری پیشرفته
اگرچه این مورد برای همه مجموعه های PCB چند لایه صدق نمی کند، برخی از آنها از تکنیک های ساخت و ساز انعطاف پذیر استفاده می کنند که منجر به یک PCB چند لایه انعطاف پذیر می شود. این می تواند یک ویژگی بسیار مطلوب برای کاربردهایی باشد که خم شدن و خمش ملایم ممکن است به صورت نیمه منظم رخ دهد. باز هم، این مورد برای همه PCB های چند لایه صدق نمی کند.
قدرتمندتر PCB
PCB های چند لایه مجموعه هایی با چگالی بسیار بالا هستند و چندین لایه را در یک PCB واحد ترکیب می کنند. این لایه های نزدیک برد ها را قادر می‌سازد تا اتصال بیشتری داشته باشند و ویژگی‌های الکتریکی ذاتی آنها به آنها اجازه می‌دهد با وجود اندازه کوچکتر به ظرفیت و سرعت بیشتری دست یابند.
نقطه اتصال منفرد PCB
PCB های چندلایه به گونه ای طراحی شده اند که به عنوان یک واحد منفرد کار کنند، نه پشت سر هم با سایر اجزای PCB. در نتیجه، آنها به جای چندین نقطه اتصال مورد نیاز برای استفاده از PCBهای تک یا دو لایه، یک نقطه اتصال واحد دارند. این مزیت در طراحی محصولات الکترونیکی نیز به اثبات می رسد زیرا آنها فقط باید یک نقطه اتصال را در محصول نهایی لحاظ کنند. این به ویژه برای وسایل الکترونیکی کوچک و ابزارهایی که برای به حداقل رساندن اندازه و وزن طراحی شده اند مفید است.
این مزایا باعث می‌شود PCBهای چند لایه در کاربردهای مختلف، به‌ویژه دستگاه‌های موبایل و لوازم الکترونیکی با عملکرد بالا، بسیار مفید باشند. به نوبه خود، با توجه بسیاری از صنایع به راه حل های موبایل، PCB های چندلایه در حال یافتن جایگاهی در تعداد فزاینده ای از برنامه های کاربردی خاص صنعت هستند.
بیشتر بخوانید: چاپ برد متالیزه
معایب PCB چند لایه
مزایای PCB های چند لایه بسیار زیاد است و آنها را برای طیف گسترده ای از فناوری های پیشرفته قابل استفاده می کند. با این حال، این نوع PCB ها برای همه برنامه ها مناسب نیستند. در واقع، چندین اشکال می تواند حتی مزایای PCB چند لایه را زیر سوال ببرد، به خصوص برای دستگاه های الکترونیکی با هزینه و پیچیدگی کمتر. این معایب شامل موارد زیر است:
هزینه بالاتر
PCBهای چند لایه به طور قابل توجهی گرانتر از PCBهای تک لایه و دو لایه در هر مرحله از فرآیند تولید هستند. طراحی آنها دشوار است و زمان زیادی برای حل مشکلات احتمالی صرف می شود. آنها همچنین برای تولید به یک فرآیند ساخت بسیار پیچیده نیاز دارند که زمان و کار زیادی از طرف پرسنل مونتاژ می گیرد. علاوه بر این، به دلیل ماهیت این PCB ها، هر گونه اشتباه در فرآیند تولید یا مونتاژ مجدداً دشوار است، که منجر به هزینه های اضافی یا هزینه های مواد ضایعاتی می شود. علاوه بر همه اینها، تجهیزات مورد استفاده برای تولید PCBهای چند لایه بسیار گران است زیرا هنوز یک فناوری نسبتاً جدید است. به همه این دلایل، مگر اینکه اندازه کوچک یک ضرورت مطلق برای برنامه باشد، جایگزین های ارزان تر ممکن است به طور کلی انتخاب بهتری باشند.
تولید پیچیده
تولید PCB های چندلایه دشوارتر است و به زمان طراحی بسیار بیشتر و تکنیک های ساخت دقیق تر نسبت به سایر انواع PCB نیاز دارد. این به این دلیل است که حتی نقص های کوچک در طراحی یا ساخت PCB می تواند آن را بی فایده کند.
دسترسی محدود
یکی از بزرگترین مسائل مربوط به PCB های چند لایه هزینه های ماشین آلات مورد نیاز برای تولید آنها است. همه تولید کنندگان PCB بودجه یا نیاز این ماشین آلات را ندارند، بنابراین همه تولید کنندگان PCB آن را انجام نمی دهند.
طراح ماهر مورد نیاز
همانطور که قبلاً بحث شد، PCBهای چند لایه از قبل نیاز به طراحی گسترده دارند. بدون تجربه قبلی، این می تواند مشکل ساز باشد. بردهای چندلایه به اتصال بین لایه ها نیاز دارند، اما باید به طور همزمان مشکلات تداخل و امپدانس را کاهش دهند. تنها یک خطا در طراحی می تواند منجر به عدم کارکرد برد شود.
زمان تولید
با افزایش پیچیدگی، نیازهای تولید بیشتر می شود.هر برد به زمان قابل توجهی برای تولید نیاز دارد که در نتیجه هزینه های نیروی کار بیشتر می شود. علاوه بر این، احتمالاً منجر به دوره های طولانی تری بین زمان ثبت سفارش و دریافت محصول می شود که در برخی شرایط می تواند مشکل ساز باشد.
با این حال، این مسائل از کاربرد PCB های چند لایه کم نمی کند. در حالی که قیمت آنها بیش از یک PCB تک لایه است، PCB چند لایه نسبت به این نوع برد مدار چاپی دارای مزایای زیادی است.
کاربردهای PCB چند لایه
مزایا و مقایسه هایی که در بالا مورد بحث قرار گرفت این سوال را مطرح می کند: کاربرد PCB های چند لایه در دنیای واقعی چیست؟ پاسخ، تقریبا در هر زمینه کاربرد دارند.
برای صنایع متعدد، PCB های چند لایه به گزینه ای ارجح برای کاربردهای مختلف تبدیل شده اند. بخش اعظم این اولویت ناشی از فشار مداوم همه فناوری ها به سمت تحرک و عملکرد است. PCB های چند لایه گام منطقی در این پیشرفت هستند که در عین کاهش اندازه، عملکرد بیشتری را به دست می آورند. به این ترتیب، آنها تقریباً در همه جا حاضر شده اند از جمله:
لوازم الکترونیکی مصرفی
لوازم الکترونیکی مصرفی اصطلاح گسترده ای است که برای پوشش طیف وسیعی از محصولات مورد استفاده عموم استفاده می شود. این شامل محصولاتی است که به صورت روزانه استفاده می شوند، مانند تلفن های هوشمند و مایکروویو. هر یک از این لوازم الکترونیکی مصرفی حاوی یک PCB است، اما بخش فزاینده ای از آنها از PCB های چند لایه به جای تک لایه های استاندارد استفاده می کنند. چرا؟ بیشتر دلیل در گرایش های مصرف کننده نهفته است. مردم در دنیای مدرن تمایل دارند گجت‌های چند منظوره و دستگاه‌های هوشمندی را که با بقیه زندگی‌شان ادغام می‌شوند، ترجیح دهند. از ریموت‌های جهانی گرفته تا ساعت‌های هوشمند، این نوع دستگاه‌ها در دنیای مدرن بسیار رایج هستند. آنها همچنین تمایل دارند از PCBهای چند لایه برای افزایش عملکرد و اندازه کوچکتر استفاده کنند.
کامپیوترها
همه چیز، از سرورها گرفته تا مادربردها، از PCB های چند لایه استفاده می کنند، در درجه اول به دلیل ویژگی های صرفه جویی در فضا و عملکرد بالا. در کامپیوتر ها، عملکرد یکی از ضروری ترین ویژگی های PCB است، در حالی که هزینه آن در لیست اولویت ها نسبتاً پایین است. به این ترتیب، PCB های چند لایه راه حلی ایده آل برای بسیاری از فناوری ها در این صنعت هستند.
ارتباطات از راه دور
دستگاه های مخابراتی اغلب از PCB های چند لایه در کاربردهای عمومی متعددی مانند انتقال سیگنال، GPS و برنامه های ماهواره ای استفاده می کنند. دلیل این امر در درجه اول در دوام و عملکرد آنها نهفته است. PCB ها برای برنامه های مخابراتی اغلب یا در دستگاه های تلفن همراه یا برج های خارج از منزل استفاده می شوند. در چنین کاربردهایی، دوام در عین حفظ سطح بالایی از عملکرد ضروری است.
صنعتی
PCB های چند لایه نسبت به چندین گزینه دیگر موجود در بازار بادوام تر هستند، و آنها را به انتخاب خوبی برای برنامه هایی تبدیل می کند که در آن جابجایی خشن ممکن است یک اتفاق روزمره باشد. به این ترتیب، PCB های چند لایه در چندین کاربرد صنعتی محبوب شده اند که مهم ترین آنها کنترل های صنعتی است. از رایانه‌های صنعتی گرفته تا سیستم‌های کنترل، PCBهای چند لایه در سراسر تولید و کاربردهای صنعتی برای راه‌اندازی ماشین‌آلات مورد استفاده قرار می‌گیرند که به دلیل دوام و همچنین اندازه و عملکرد کوچک آنها مورد توجه قرار می‌گیرد.
وسایل پزشکی
الکترونیک در حال تبدیل شدن به یک بخش ضروری از صنعت مراقبت های بهداشتی است که در هر گوشه ای از صنعت از درمان تا تشخیص کار می کند. PCB های چند لایه به ویژه در صنعت پزشکی به دلیل اندازه کوچک، ماهیت سبک وزن و عملکرد چشمگیر در مقایسه با جایگزین های تک لایه مورد علاقه هستند. این مزایا منجر به استفاده از PCB های چند لایه در تجهیزات مدرن اشعه ایکس، مانیتورهای قلب، تجهیزات اسکن CAT و دستگاه های تست پزشکی و غیره شده است.
نظامی و دفاعی
به دلیل دوام، عملکرد و وزن کم، PCB های چند لایه در مدارهای پرسرعت مفید هستند که در حال تبدیل شدن به یک اولویت فزاینده برای کاربردهای نظامی است. آنها همچنین به دلیل افزایش حرکت صنایع دفاعی به سمت طراحی های مهندسی بسیار فشرده، مورد علاقه هستند، زیرا اندازه کوچک PCB های چند لایه فضای بیشتری را برای سایر اجزا برای شکوفایی عملکردهای موجود باقی می گذارد.
خودرو
خودروها در عصر مدرن، به ویژه با ظهور خودروهای الکتریکی، بیش از پیش به قطعات الکترونیکی متکی هستند. با وجود همه چیز از GPS و رایانه های داخلی گرفته تا سوئیچ های چراغ های جلو و حسگرهای موتور که توسط وسایل الکترونیکی کنترل می شوند، استفاده از انواع مناسب قطعات در طراحی خودرو به طور فزاینده ای ضروری می شود. به همین دلیل است که بسیاری از تولیدکنندگان خودرو شروع به ترجیح PCB های چند لایه نسبت به سایر جایگزین ها می کنند. در حالی که آنها کوچک و بادوام هستند، PCB های چند لایه نیز بسیار کاربردی و نسبتاً مقاوم در برابر حرارت هستند، و آنها را برای محیط داخلی خودرو مناسب می کند.
هوافضا
مانند اتومبیل ها، جت ها و موشک ها به شدت به الکترونیک در عصر مدرن متکی هستند که همه آنها باید بسیار دقیق باشند. از رایانه‌های مورد استفاده روی زمین گرفته تا رایانه‌های مورد استفاده در کابین خلبان، برنامه‌های PCB هوافضا باید قابل اعتماد باشند و بتوانند فشارهای ناشی از سفرهای جوی را کنترل کنند و به طور همزمان فضای کافی برای بقیه تجهیزات اطراف ایجاد کنند. PCB های چند لایه راه حل ایده آلی در این مورد ارائه می دهند، با لایه های محافظ فراوان برای جلوگیری از آسیب گرما و استرس بیرونی به اتصالات، و همچنین توانایی ساخته شدن از مواد انعطاف پذیر. کیفیت و عملکرد بالاتر آنها نیز به این ابزار در صنعت هوافضا کمک می کند، زیرا شرکت های هوافضا ترجیح می دهند از بهترین مواد ممکن برای ایمن نگه داشتن پرسنل و تجهیزات خود استفاده کنند.
سفارش PCB های چندلایه
شرکت رویال صنعت سامانه تجربه ای ۱۴ ساله در زمینه سفارش بردهای الکترونیکی و تهیه قطعات الکترونیکی از پخش کننده های معتبر دنیا از قبیل muser,digikey و … را دارد.
با تاسیس دفتر شرکت رویال صنعت سامانه در هنگ کنگ، می توانیم تامین قطعات و سفارش برد مدار چاپی PCB های شرکت های الکترونیکی را به بهترین شکل و با قابلیت اطمینان پذیری بالا در سه کلاس A,B,C انجام دهیم.
شایان ذکر است که با برخوردار بودن از بخش بازرسی PCB و قطعات الکترونیکی، قادر به ارائه گزارش تست تمام قطعات و برد های الکترونیکی منطبق بر استاندارد IPC هستیم.
در دنیای مدرن امروز برای برخی شرکت ها سرعت تولید PCB برای انجام تست ها و آزمایشات اولیه بسیار مهم است. در برخی از مواقع این آزمایشات قبل از تولید انبوه ضروری و لازم است. به همین دلیل راهکار های پر سرعت تر از برون سپاری تولید PCB نیز وجود دارد. این راهکار ها را در مقاله دستگاه چاپ pcb می توانید بخوانید.
سوالات متداول
PCB چند لایه PCB است که با سه یا چند لایه فویل مس رسانا ساخته می شود. اینها به صورت چندین لایه از بردهای مدار دو طرفه، لمینیت شده و چسبانده شده با لایه‌های عایق محافظ حرارتی بین آنها ظاهر می‌شوند.
با توجه به حجم کار و برنامه ریزی که باید برای ایجاد PCB های چند لایه انجام شود، این نوع PCB ها از نظر کیفیت بهتر از PCB های تک لایه و دو لایه هستند. آنها همچنین تمایل دارند که در نتیجه قابل اعتمادتر باشند.
شرکت رویال صنعت سامانه تجربه ای ۱۴ ساله در زمینه سفارش بردهای الکترونیکی و تهیه قطعات الکترونیکی از پخش کننده های معتبر دنیا از قبیل muser,digikey و … را دارد.