تمامی مدارات الکترونیکی، از ساده تا پیشرفته نیازمند برد مدار چاپی (Printed Circuit Board) هستند. لایه های تشکیل دهنده یک برد مدار چاپی از سطح مقطع لایه های PCB f به بخش های ذیل تقسیم می شوند
- Silkscreen
- Soldermask
- Copper
- (Substrate (FR4
- PCB های چند لایه
تعداد لایه های PCB براساس تعداد وجه های برد که به مس آغشته شده اند، تعیین می شود. اگر یک برد تنها در یک طرف مدار مس داشته باشد به برد یک لایه (یک رو) و اگر در دو سمت آن مس وجود داشته باشد دو لایه نامیده می شود. مدل های دیگری از PCB ها وجود دارد که دارای چندین لایه مس دارند و مشابه این است که چندین PCB روی هم سوار شده اند.
برد های مدار چاپی میتوانند به راحتی تا ۱۶ لایه داشته باشند. و بیشتر از آن نیز ممکن است ولی از لحاظ ساخت در بازار الکترونیک رایج نیست. در ایران به دلیل محدودیت ساخت بردهای چاپی مدارات به صورت معمول تا ۲ لایه ساخته می شوند.
قیمت برد مدار چاپی
قیمت یک PCB براساس سایز آن و حضور یا عدم حضور لایه های Silkscreen و Soldermask متغیر است روش تست پیش از طراحی برد برای آزمایش اولیه یک مدار می توان از برد هزار سوراخ و قطعات دیپ جایگزین استفاده کرد.
۱- لایه Copper از PCB
این لایه در واقع همان خطوط (Track) های طراحی شده مدار هستند که بین قطعات (به جای فروش سیم و کابل در مدارات دستی و آزمایشی) کشیده شده اند. برای سفارش برد ها ضخامت مس مقداری متغیر است که باید آن را تعریف کنید و این مقدار در رنج میکرون (میکرو متر) است. مقدار ضخامت نرمال و پراستفاده در مدارات امروزی ۳۵ میکرون است.
گاهی اوقات در مدارات برای طراحی یک برد دارای خطوط با جریان بالا باید مقاومت مسیر عبوری جریان را کم کرد که برای این کار باید سطح مقطع مسیر را افزایش داد، پس لازم است که مداری با لایه مس با ضخامت بالاتر (مثلا ۷۰ میکرون) سفارش دهید. این لایه قابلیت حذف شدن ندارد و می تواند همزمان روی سطح بالایی و پایینی و یا روی یک سطح برد حضور داشته باشد.
بیشتر بخوانید : سیم کشی مناسب کولر گازی
۲- لایه Substrate از برد مدار چاپی
لایه میانی، فیبر یا ماده تشکیل دهنده PCB و در واقع لایه استقامتی آن است که باید از مواد نارسانا بوده و دی الکتریکی قوی باشد که جریان از لایه بالا به لایه پایین، با توجه به ضخامت خیلی کم برد عبور نکند. انواع مختلفی مثل مواد شفاف، منعطف و … برای این لایه وجود دارد که برای مدارهای خاص مورد استفاده است.
جنس رایج مورد استفاده برای مدارات ماده ای از نوع فایبرگلاس (FR4) است. برای طراحی یک برد ضخامت این لایه هم توسط طراح انتخاب می شود. عدد متداول برای این قطر ۱.۶ میلیمتر است. (مقادیر زیر ۱ میلی متر معمولا منعطف هستند)
۳- لایه Soldermask از برد مدار چاپی
حضور لایه های مسی روی سطح بالایی برد باعث می شود به راحتی آسیب ببیند از این رو باید روی PCB یک لایه محافظ کشیده شود. علت نامگذاری این قطعه این است که کار اول این لایه حفاظت برد در برابر لحیم کاری (Soldering) است. چون اگر تمام سطح مسی باشد در زمان لحیم کردن قطعات، قلع روی سطح مدار و خارج از محل موردنظر پخش خواهد شد.
خواص دیگر Soldermask حضور Soldermask باعث می شود که خطوط مسی بین قطعه ها کاملا پوشیده شوند و در اثر ضربه یا برخورد جسم نوک تیز با آن، کنده نشوند و در برابر رطوبت، هوا و تماس محافظت می کند. Soldermask ها در رنگ های مختلف مثل سبز، شو مشکی و … تولید می شوند. بعد از اضافه شدن Soldermask به برد مدار چاپی فقط مناطقی که باید لحیم شوند بیرون می مانند.
۴- لایه Silkscreen از برد مدار چاپی
لایه چاپ سفید رنگ روی برد به Silkscreen معروف است. از این ابزار برای نوشتن روی بردها و به عنوان راهنمایی برای لحیم کردن قطعات روی مدار استفاده می شود. حضور لایه های Silkscreen و Soldermask برای ساخت بردهای تست و اولیه اجباری نیست ولی باید برای بردهای محصول حتما این لایه ها وجود داشته باشند.
محاسن و معایب برد مدار چاپی چند لایه
کاربرد برد چاپی چهارلایه، باعث اضافه شدن دو لایه سیگنالی دیگر می شود که امکان طراحی برد الکترونیکی PCB با سهولت بیشتری همراه می سازد. وقتی از یک جفت لایه داخلی برای پی سی بی استفاده می شود به آن پلین های پاوری گفته می شود. برای این کار باید برای ترکینگ مسیر مسی از لایه های بالا و پایین استفاده شود اهمیت این پلین های پاوری به منظور روت کردن برد الکتریکی چند لایه یا مسیرهای مسی است. که برای طراحی کردن پی سی بی با سرعت زیاد بسیار مهم می باشد.
مسیله مهم دیگری که بادی در نظر گرفت هزینه تولید بردهای چند لایه می باشد. قیمت تمام شده یک برد مدار چاپی چهار لایه دو برابر هزینه ساخت برد دولایه است. هر چقدر لایه های برد اضافه شود هزینه تمام شده بیشتر می شود اگر به دنبال کم کردن هزینه های تولید و ساخت خود هستید باید برد دو لایه تولید نمایید.
