پنجشنبه ۲۷ شهریور ۰۴ | ۱۴:۳۱ ۱ بازديد
برد مدار چاپی یا PCB (Printed Circuit Board) قلب تپنده هر دستگاه الکترونیکی است. چه یک ساعت هوشمند کوچک باشد و چه یک سیستم صنعتی پیچیده، همه آن‌ها برای انتقال سیگنال، تأمین انرژی و کنترل عملکرد، به یک برد مدار چاپی وابسته‌اند. درک اجزای اصلی یک PCB کمک می‌کند در طراحی، عیب‌یابی و بهینه‌سازی دستگاه‌ها موفق‌تر عمل کنیم.
۱. بُرد یا لایه زیرین (Substrate)
- وظیفه: پایه و ساختار اصلی است که تمام اجزای دیگر روی آن نصب می‌شوند.
- جنس: معمولاً از فایبرگلاس (FR4) ساخته می‌شود که مقاومت مکانیکی و الکتریکی بالایی دارد.
- انواع: تک‌لایه، دولایه، و چندلایه بسته به پیچیدگی مدار.
- ویژگی مهم: باید استحکام کافی و پایداری حرارتی مناسب داشته باشد تا در شرایط کارکرد طولانی خراب نشود.
۲. لایه مسی (Copper Layer)
- وظیفه: مسیر رسانایی برای انتقال سیگنال‌ها و جریان الکتریکی بین اجزای مدار.
- نوع طراحی: معمولاً به صورت یک یا چند لایه رسانا روی سطح برد یا داخل لایه‌های داخلی قرار می‌گیرد.
- ضخامت: با اونس مس (oz) بیان می‌شود؛ ضخامت بیشتر یعنی قابلیت عبور جریان بالاتر.
- نکته: طراحی مسیرها باید دقیق باشد تا نویز و تداخل الکتریکی کم شود.
۳. لایه ماسک لحیم (Solder Mask)
- وظیفه: پوشش محافظ سبزرنگ (یا رنگ‌های دیگر) که روی مسیرهای مسی قرار می‌گیرد تا از اکسید شدن و اتصال کوتاه جلوگیری کند.
- مزیت: علاوه بر حفاظت، در فرآیند لحیم‌کاری باعث تمرکز قلع روی نواحی پَد می‌شود و از پخش شدن آن جلوگیری می‌کند.
- تأثیر بر ظاهر: رنگ برد، معمولاً از همین لایه ناشی می‌شود.
۴. نوشته‌های شناسایی (Silkscreen)
- وظیفه: نمایش علائم، شماره قطعات و توضیحات روی برد برای مونتاژ و تعمیر راحت‌تر.
- رنگ: معمولاً سفید، اما در بردهای خاص از رنگ‌های زرد یا سیاه نیز استفاده می‌شود.
- کاربرد عملی: مهندسان برای پیدا کردن محل نصب قطعات به این نوشته‌ها وابسته هستند.
۵. پَدهای لحیم‌کاری (Pads)
- وظیفه: نقاطی فلزی برای اتصال المان‌ها به مسیرهای مسی.
- انواع: Through Hole (سوراخ‌دار) و SMD (سطحی).
- اهمیت: کیفیت پَد تعیین‌کننده مقاومت مکانیکی و الکتریکی اتصال است.
۶. ویاز (Vias)
- وظیفه: سوراخ‌های رسانایی که لایه‌های مختلف یک برد PCB را به هم متصل می‌کنند.
- انواع: Through-hole, Blind, Buried vias.
- نکته طراحی: قطر و کیفیت ویازها روی عبور جریان و سیگنال اثر زیادی دارند.
۷. قطعات الکترونیکی (Electronic Components)
بر روی PCB، انواع قطعات بسته به کاربرد قرار می‌گیرند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:
الف) مقاومت (Resistor)
- وظیفه: محدود کردن جریان یا تقسیم ولتاژ.
- نمونه کاربرد: جلوگیری از سوختن LED با کم کردن جریان آن.
ب) خازن (Capacitor)
- وظیفه: ذخیره و رهاسازی انرژی الکتریکی و حذف نویز.
- کاربرد: فیلتر کردن ریپل ولتاژ در منبع تغذیه.
پ) دیود (Diode)
- وظیفه: هدایت جریان در یک جهت و جلوگیری از برگشت جریان.
- نوع خاص: دیود LED برای تولید نور.
ت) ترانزیستور (Transistor)
- وظیفه: سوئیچینگ یا تقویت سیگنال.
- انواع: BJT و MOSFET با کاربردهای متنوع.
ث) مدارهای مجتمع (IC)
- وظیفه: انجام عملیات پیچیده مانند پردازش داده یا کنترل سیستم.
- مثال: میکروکنترلرهای آردوینو یا چیپ‌های حافظه.
۸. کانکتورها (Connectors)
- وظیفه: ایجاد اتصال فیزیکی و الکتریکی بین PCB و بخش‌های دیگر سیستم.
- انواع: کانکتورهای پین‌دار، USB، HDMI، و برد به برد (Board-to-Board).
- ویژگی مهم: باید تحمل تعداد زیادی اتصال و جدا شدن را داشته باشند.
۹. فیوزها و المان‌های حفاظتی
- وظیفه: محافظت از برد در برابر جریان یا ولتاژ بیش‌ازحد.
- نمونه: فیوز ذوب‌شونده، TVS دیود، NTC ترمیستور.
- اهمیت سئو این بخش: به دلیل جستجوی زیاد عباراتی مانند “حفاظت مدار PCB” بهتر است حتماً توضیح داده شود.
۱۰. مسیرهای زمین (Ground Plane) و تغذیه (Power Plane)
- وظیفه: ایجاد مسیر کم‌امپدانس برای ولتاژ مرجع و تغذیه اجزا.
- تأثیر: کاهش نویز، بهبود پایداری و عملکرد سیگنال‌ها.
- نکته: یک طراحی خوب مسیر زمین می‌تواند عمر دستگاه را بالا ببرد.
جمع‌بندی
برد مدار چاپی یک ساختار منظم و دقیق از اجزا و لایه‌هاست که با همکاری یکدیگر، عملکرد الکترونیکی دستگاه را ممکن می‌سازند. شناخت هر جزء و وظیفه آن، نه‌تنها برای مهندسان طراح بلکه برای تعمیرکاران و حتی علاقه‌مندان حوزه الکترونیک ضروری است.
اگر قصد طراحی یا عیب‌یابی مدار را دارید، درک مفهومی و عملی زیرلایه، لایه مسی، اجزای الکترونیکی و بخش‌های حفاظتی می‌تواند تفاوت بین یک طراحی موفق و یک پروژه شکست‌خورده را رقم بزند.
اجزای اصلی برد مدار چاپی و وظایف هرکدام