مشخصات ضخامت برد مدار چاپی یک پارامتر حیاتی است که نمی توان آن را نادیده گرفت. این نه تنها مستقیماً بر استحکام مکانیکی و عملکرد الکتریکی بردهای مدار چاپی تأثیر می گذارد، بلکه ارتباط نزدیکی با طراحی ساختاری کلی و فرآیند مونتاژ دستگاه های الکترونیکی دارد. درک ویژگی ها، عوامل مؤثر و الزامات مشخصات ضخامت برد مدار چاپی در سناریوهای کاربردی مختلف برای اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه های الکترونیکی بسیار مهم است.
1، مشخصات ضخامت برد مدار چاپی متداول
در حال حاضر، مشخصات ضخامت مختلفی برای بردهای مدار چاپی وجود دارد تا نیازهای سناریوهای کاربردی مختلف را برآورده کند. محدوده ضخامت رایج معمولاً بین 0.2 میلی متر تا 3.2 میلی متر است، با مشخصاتی مانند 0.4 میلی متر، 0.6 میلی متر، 0.8 میلی متر، 1.0 میلی متر، 1.2 میلی متر، 1.6 میلی متر، 2.0 میلی متر و 2.4 میلی متر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در زمینه محصولات الکترونیکی مصرفی مانند گوشی های هوشمند، تبلت ها و غیره، معمولاً از بردهای مدار چاپی نازک تر برای دستیابی به نازک شدن دستگاه استفاده می شود که ضخامت معمول آن 0.4 میلی متر تا 1.0 میلی متر است. این بردهای مدار چاپی نازک تر می توانند به طور موثر ضخامت کلی تجهیزات را کاهش دهند، قابلیت حمل و زیبایی محصول را بهبود بخشند. در زمینه هایی مانند کنترل صنعتی و تجهیزات ارتباطی که به استحکام مکانیکی بالا و اتلاف گرما نیاز دارند، ضخامت بردهای مدار چاپی عمدتاً بین 1.2 میلی متر تا 2.4 میلی متر است تا از عملکرد پایدار در محیط های کاری پیچیده اطمینان حاصل شود.
2، عوامل موثر بر انتخاب ضخامت برد مدار چاپی
(1) الزامات مقاومت مکانیکی
برد مدار چاپی نه تنها قطعات الکترونیکی را در دستگاههای الکترونیکی حمل میکند، بلکه نیاز به مقاومت در برابر نیروهای خارجی خاص مانند نیروهای وارد کردن و استخراج در هنگام مونتاژ، لرزش و ضربه در حین کار دستگاه و غیره دارد. استحکام مکانیکی آنها را افزایش می دهد، از تغییر شکل برد مدار چاپی و شکستگی ناشی از نیروهای خارجی جلوگیری می کند و بر عملکرد عادی تجهیزات تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در سیستم های کنترل موتور خودرو، به دلیل ارتعاشات قوی ایجاد شده در حین کار موتور، بردهای مدار چاپی معمولاً با ضخامت 1.6mm-2.0mm انتخاب می شوند تا از پایداری ساختاری حتی در محیط های مکانیکی سخت اطمینان حاصل شود.
(2) الزامات عملکرد الکتریکی
ضخامت برد مدار چاپی نیز تأثیر خاصی بر عملکرد الکتریکی آن دارد. در مدارهای با فرکانس بالا، بردهای مدار چاپی نازکتر میتوانند تأخیر و از دست دادن سیگنال را کاهش دهند و یکپارچگی سیگنال را بهبود بخشند. این به این دلیل است که تخته های نازک تر می توانند مسیر سیگنال را کوتاه کرده و تداخل را در حین انتقال کاهش دهند. برعکس، در برخی مدارها که به عملکرد عایق بالا نیاز دارند، مانند مدارهای منبع تغذیه با ولتاژ بالا، بردهای مدار چاپی ضخیم تر می توانند عملکرد عایق بهتری را ارائه دهند، از اتصال کوتاه بین خطوط با پتانسیل های مختلف جلوگیری کنند و عملکرد ایمن تجهیزات را تضمین کنند. به عنوان مثال، در طراحی برد مدار چاپی اینورترهای ولتاژ بالا-، بردهای 2.0mm-2.4mm ضخامت برای برآورده کردن الزامات عایق در محیطهای ولتاژ بالا استفاده میشود.
(3) ساختار تجهیزات و فرآیند مونتاژ
ضخامت برد مدار چاپی باید با طراحی ساختاری کلی دستگاه الکترونیکی مطابقت داشته باشد. اگر فضای داخلی دستگاه محدود است، برای قرار دادن قطعات الکترونیکی بیشتر و دستیابی به یک طرح فشرده، باید بردهای مدار چاپی نازک تری انتخاب شوند. در همین حال، فرآیند مونتاژ نیز بر انتخاب ضخامت برد مدار چاپی تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، هنگام استفاده از فناوری نصب سطحی برای لحیم کاری قطعات، بردهای مدار چاپی نازک تر برای دستیابی به گرمایش یکنواخت و بهبود کیفیت لحیم کاری آسان تر است. برای قطعاتی که نیاز به پلاگین{3}}نصب دارند، بردهای مدار چاپی ضخیمتر میتوانند پشتیبانی بهتری داشته باشند و از کج شدن یا شل شدن قطعات در طول فرآیند لحیم کاری جلوگیری کنند. علاوه بر این، در طراحی بردهای مدار چاپی چند لایه، تطابق ضخامت هر لایه نیز باید به طور جامع در نظر گرفته شود تا از اتصالات الکتریکی و پایداری مکانیکی بین لایه ها اطمینان حاصل شود.
3، الزامات برای مشخصات ضخامت برد مدار چاپی در سناریوهای کاربردی مختلف
(1) محصولات الکترونیکی مصرفی
محصولات الکترونیکی مصرفی سبک وزن و قابل حمل بودن را دنبال می کنند و الزامات بسیار سختی برای ضخامت بردهای مدار چاپی دارند. با در نظر گرفتن گوشیهای هوشمند، برای دستیابی به طراحی بدنه نازکتر، ضخامت برد مدار چاپی داخلی معمولاً بین 0.6 میلیمتر{7}}0.8 میلیمتر است. در همین حال، با توسعه فناوری 5G، گوشی های هوشمند به طور فزاینده ای نیازهای بالایی برای انتقال سیگنال دارند. بردهای مدار چاپی نازکتر به کاهش اتلاف سیگنال و بهبود عملکرد سیگنال کمک می کند. تبلتها، ساعتهای هوشمند و سایر محصولات از این جهت مشابه هستند که از بردهای مدار چاپی نازک برای ادغام عملکردهای بیشتر در فضای محدود استفاده میکنند و خواستههای کاربران را برای محصولات سبک وزن و با کارایی بالا برآورده میکنند.
(2) تجهیزات کنترل صنعتی
تجهیزات کنترل صنعتی معمولاً در محیطهای سخت کار میکنند و به قابلیت اطمینان و پایداری بسیار بالایی از بردهای مدار چاپی نیاز دارند. برد مدار چاپی در این نوع تجهیزات نه تنها نیاز به مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند دمای بالا، رطوبت و گرد و غبار دارد، بلکه باید در حین کارکرد تجهیزات با لرزش و تداخل الکترومغناطیسی نیز مقابله کند. بنابراین، بردهای مدار چاپی برای تجهیزات کنترل صنعتی معمولاً با ضخامت 1.2 میلی متر-2.0 میلی متر انتخاب می شوند تا مقاومت مکانیکی و توانایی ضد تداخل- را افزایش دهند. به عنوان مثال، در سیستم کنترل ماشین ابزار CNC، برد مدار چاپی نیاز به کنترل دقیق حرکت و دقت پردازش ماشین ابزار دارد. بردهای مدار چاپی ضخیم تر می توانند تضمین کنند که پایداری و قابلیت اطمینان مدار تحت ارتعاش و ضربه طولانی مدت تحت تأثیر قرار نمی گیرد.
(3) تجهیزات هوافضا
تجهیزات هوافضا سختگیرانه ترین الزامات را برای بردهای مدار چاپی دارند که نیاز به عملکرد قابل اعتماد در شرایط محیطی شدید دارند. در محیطهای{1}}در ارتفاع بالا، بردهای مدار چاپی تحت آزمایشاتی مانند دمای پایین، فشار کم و تشعشع قوی قرار میگیرند. در هنگام پرتاب و پرواز هواپیما نیز در معرض ارتعاشات و ضربه های شدید قرار می گیرد. بنابراین، بردهای مدار چاپی برای تجهیزات هوافضا معمولاً از مواد با استحکام بالا و بسیار قابل اعتماد ساخته میشوند، با مشخصات ضخامتی که عموماً از 1.6 میلیمتر تا 3.2 میلیمتر متغیر است تا از عملکرد خوب در شرایط سخت مختلف اطمینان حاصل شود. در عین حال، برای رعایت محدودیتهای وزنی سختگیرانه تجهیزات هوافضا، هنگام انتخاب ضخامت بردهای مدار چاپی، باید چگالی و استحکام مواد را به طور جامع در نظر گرفت و سعی کرد تا حد امکان وزن را با اطمینان از عملکرد کاهش داد.