فیبر مدارچاپی و انواع آن

فیبر مدارچاپی و انواع آن

در این بخش به فیبر مدارچاپی و انواع آن خواهیم پرداخت . بردهای مدار چاپی (PCB) مدت‌هاست که ستون فقرات دستگاه‌ها و مدارات الکترونیکی بوده و اتصال قطعات الکترونیکی را از طریق مسیرهای رسانای معمولا از جنس مس امکان‌پذیر می‌سازد. این فیبر ها در نوع معمولی آن شامل یک صفحه عایق از جنس مثلا فایبرگلاس واست که با سطح یسار نازکی از مس پوشانده شده است .

در حالی که PCB های سنتی عمدتاً از مواد سفت و سخت مانند فایبرگلاس ساخته می شوند، علاقه فزاینده ای به مواد انعطاف پذیر و پیشرفته برای کاربردهای خاص وجود دارد. فیبر مدارچاپی، همچنین به عنوان PCB های انعطاف پذیر یا مدارهای انعطاف پذیر شناخته می شود، از نظر انعطاف پذیری، ساختار سبک وزن و طراحی های صرفه جویی در فضا، مزایای منحصر به فردی را ارائه می دهد. در این مقاله، فیبر مدارچاپی و انواع آن را بررسی خواهیم کرد و کاربردهای آنها در الکترونیک مدرن را بررسی خواهیم کرد.

انواع فیبر مدارچاپی:

فیبر مدارچاپی بافت فایبرگلاس:

فایبرگلاس یک ماده کامپوزیت ساخته شده از الیاف شیشه ای ظریف است که در یک ماتریس پلیمری، به طور معمول رزین اپوکسی یا پلی استر تعبیه شده است. معمولاً به عنوان یک ماده زیرلایه در PCBهای سفت و سخت استفاده می شود که استحکام، دوام و عایق الکتریکی بالایی را ارائه می دهد.

فیبر مدارچاپی انعطاف پذیر مبتنی بر پلی آمید:

پلی آمید به دلیل پایداری حرارتی عالی، انعطاف پذیری و مقاومت شیمیایی، یک ماده محبوب برای PCB های انعطاف پذیر است.
مدارهای منعطف مبتنی بر پلی‌آمید به دلیل دوام و قابلیت اطمینان خود شناخته شده‌اند و برای کاربردهایی که PCB نیاز به مقاومت در برابر محیط‌های سخت، دمای بالا یا خمش مکرر دارد، مناسب است.
این مدارهای انعطاف پذیر اغلب از یک بستر پلی آمید با آثار رسانای مس و یک پوشش محافظ برای عایق تشکیل شده اند.

فیبر مدارچاپی فلکس مبتنی بر پلی استر:

پلی استر یا PET (پلی اتیلن ترفتالات)، یکی دیگر از مواد رایج مورد استفاده برای PCB های انعطاف پذیر است.
مدارهای انعطاف پذیر مبتنی بر پلی استر انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن خوبی را در مقایسه با پلی آمید ارائه می دهند و آنها را برای کاربردهایی که الزامات عملکرد کمتر قابل قبول هستند، مناسب می کند.
این مدارهای انعطاف پذیر اغلب در لوازم الکترونیکی مصرفی، کاربردهای خودروسازی و سایر صنایعی که انعطاف پذیری و طراحی سبک وزن مورد نظر است، استفاده می شوند.

فیبر مدارچاپی فلکس پلیمر کریستال مایع (LCP):

پلیمر کریستال مایع (LCP) یک ماده با کارایی بالا است که به دلیل خواص مکانیکی استثنایی، پایداری حرارتی و عملکرد الکتریکی شناخته شده است.
مدارهای انعطاف پذیر LCP پایداری ابعادی عالی، جذب رطوبت کم و یکپارچگی سیگنال با فرکانس بالا را ارائه می دهند که آنها را برای کاربردهای با سرعت بالا و فرکانس بالا مانند مخابرات، هوافضا و دستگاه های پزشکی ایده آل می کند.
این مدارهای انعطاف‌پذیر معمولاً گران‌تر از جایگزین‌های مبتنی بر پلی‌آمید یا پلی‌استر هستند، اما عملکرد برتر را در کاربردهای سخت ارائه می‌دهند.

فیبر مدارچاپی انعطاف پذیر الاستومری:

مدارهای انعطاف پذیر الاستومری از مواد الاستومری مانند سیلیکون یا لاستیک به عنوان بستر استفاده می کنند که انعطاف پذیری و کشش بسیار بالایی را ارائه می دهد.
این مدارهای انعطاف پذیر اغلب در کاربردهایی استفاده می شوند که PCB باید با اشکال نامنظم مطابقت داشته باشد، تحت خمش یا کشش شدید یا مقاومت در برابر استرس مکانیکی باشد.
مدارهای انعطاف پذیر الاستومری در لوازم الکترونیکی پوشیدنی، دستگاه های پزشکی و روباتیک نرم کاربرد دارند، جایی که انعطاف پذیری و سازگاری ضروری است.

کاربردهای فیبر مدارچاپی:

لوازم الکترونیکی :

PCB یا فیبر مدارچاپی بطور کلی در تمامی لوازم الکترونیکی  مانند  گوشی های هوشمند، تبلت ها ، تلویزیون ، رادیو ، رایانه ها  و …   استفاده می شوند،

الکترونیک خودرو:

pcb معمولی و مدارهای فلکس کاربردهایی در الکترونیک خودرو پیدا می‌کنند، از جمله سیستم‌های اطلاعات سرگرمی، و سیستم‌های پیشرفته کمک راننده (ADAS).
آنها انعطاف پذیری و مقاومت در برابر لرزش و تغییرات دما را ارائه می دهند که آنها را برای قسمت های دارای لرزش های زیاد  خودرو مناسب می کند.

تجهیزات پزشکی:

فیبر مدارچاپی معمولی و انعطاف پذیر در دستگاه های پزشکی مختلف مانند دستگاه های پزشکی قابل کاشت، تجهیزات تشخیصی و مانیتورهای سلامت پوشیدنی استفاده می شوند.
آنها طراحی های راحت و محجوب را در حالی که در برابر فرآیندهای استریلیزاسیون و حرکات بدن مقاومت می کنند، امکان پذیر می کنند.

هوافضا و دفاع:

در کاربردهای هوافضا و دفاعی، PCB های معمولی و  انعطاف پذیر در هواپیماها، ماهواره ها، پهپادها (پهپادها) و الکترونیک نظامی استفاده می شوند.
آنها ساختار سبک وزن، قابلیت اطمینان بالا و مقاومت در برابر ضربه و لرزش مکانیکی را ارائه می دهند.

در اینجا مشخصات کلی الیاف سطح عایق  PCB های رایج مورد استفاده ، جهت اطلاع توضیح داده میشود :

مشخصات کلی:

فایبرگلاس :

ثابت دی الکتریک (ε): به طور معمول حدود 4.0 در 1 مگاهرتز.
رسانایی حرارتی: عموماً کم، حدود 0.2 – 0.3 W/m·K.
استحکام کششی: استحکام کششی بالا، معمولاً در حدود 300-450 مگاپاسکال.
دمای انتقال شیشه ای (Tg): به طور معمول حدود 130-170 درجه سانتیگراد برای مواد استاندارد FR-4.
اشتعال پذیری: خاصیت مقاوم در برابر شعله به دلیل وجود مواد افزودنی ضد شعله.
محدوده ضخامت: ضخامت های رایج بین 0.4 میلی متر تا 3.2 میلی متر است.

پلی آمید :

ثابت دی الکتریک (ε): به طور معمول حدود 3.3 در 1 مگاهرتز.
رسانایی حرارتی: نسبتا کم، حدود 0.1 – 0.4 W/m·K.
استحکام کششی: استحکام کششی متوسط تا بالا، معمولاً حدود 100-200 مگاپاسکال.
دمای انتقال شیشه ای (Tg): دمای انتقال شیشه ای بالا، معمولاً بالای 250 درجه سانتیگراد.
اشتعال پذیری: عموماً در برابر شعله مقاوم است، اما فرمولاسیون های خاص ممکن است متفاوت باشد.
محدوده ضخامت: ضخامت های معمول برای PCB های انعطاف پذیر از 0.025 میلی متر تا 0.25 میلی متر متغیر است.

پلی استر :

ثابت دی الکتریک (ε): به طور معمول حدود 3.0 در 1 مگاهرتز.
رسانایی حرارتی: نسبتاً کم، حدود 0.15 – 0.25 W/m·K.
استحکام کششی: استحکام کششی متوسط، معمولاً حدود 50-150 مگاپاسکال.
دمای انتقال شیشه ای (Tg): کمتر از پلی آمید، معمولاً حدود 80-120 درجه سانتیگراد.
قابلیت اشتعال: ممکن است بسته به مواد افزودنی و درمان متفاوت باشد.
محدوده ضخامت: ضخامت های معمول برای PCB های انعطاف پذیر از 0.025 میلی متر تا 0.25 میلی متر متغیر است.

در پایان این بخش لازم بذکر است: در بازار ایران نوع معمولی معروف به استخوانی و همچنین قایبر گلاس فیبر های مدار چاپی ( در نوع یک لایه و دو لایه ) ،  بسیار رایج و در دسترس و ارزان قیمت است . و لی کار با سایر فیبر ها خصوصا نوع های  انعطاف پذیر زیاد رایج نبوده و نیاز به تجهیزات خاص و تجربه و تخصص بسیار بالا و مستلزم هزینه نسبتا زیاد میباشد. لذا بخش زیادی از مطالب بالا بیشتر جنبه اطلاعات عمومی دارد .

در این مطلب به فیبر مدارچاپی و انواع آن پرداختیم .فیبر مدار چاپی خصوصا  یا PCB های انعطاف پذیر، راه حلی همه کاره و سبک وزن برای اتصال الکترونیکی در دستگاه های مدرن ارائه می دهد. با مواد و پیکربندی‌های مختلف موجود، طراحان می‌توانند مدارهای انعطاف‌پذیر را برای برآورده کردن الزامات خاص برنامه‌های خود، نظیر انعطاف‌پذیری، دوام، یا یکپارچگی سیگنال با کارایی بالا، در مدارات خود اعمال نمایند . با ادامه پیشرفت فناوری، فیبر مدار چاپی بدون شک نقش حیاتی فزاینده ای در ایجاد طرح های الکترونیکی نوآورانه و فشرده در طیف وسیعی از صنایع ایفا خواهد کرد. همانطور که در مطالب قبلی اعلام شد ، شما میتوانید طراحی شماتیک و طراحی pcb  مدار خود را در محیط آلتیوم دیزاینر براحتی انجام داده و نسبت به تولید فیبر مدار چاپی مدار خود اقدام نمایید.