معرفی جامع قطعات و اجزا برد الکترونیکی

پس از آنکه در یادداشتی مجزا با ماهیت برد الکترونیکی آشنا شدیم، در این بخش قصد داریم تا به تفصیل اجزا و قطعات برد الکترونیکی را بررسی کنیم. در نظر داشته باشید که بردهای الکترونیکی بسته به کاربردی که دارند و عملکردهایی که از آن‌ها انتظار می‌رود، ممکن است میلیون‌ها ساختار و معماری متفاوت داشته باشند. آنچه در ادامه بررسی می‌کنیم، در مورد یک برد نرمال صادق است. البته تلاش می‌کنیم به طور اجمالی با سه دسته اصلی از بردهای الکترونیکی آشنا شویم. در نهایت، ابتدا به سراغ اجزا و لایه‌های برد الکترونیکی می‌رویم و پس از آن نیز پرکاربردترین قطعات را به طور اجمالی مرور می‌کنیم. پس تا انتها با ما همراه باشید.

لایه‌ها و اجزای برد الکترونیکی

1.زیرلایه اصلی برد (Substrate)

این لایه که قسمت اصلی برد الکترونیکی را تشکیل می‌دهد در اصل باعث استحکام و سختی آن شده و اصطلاحاً شاسی را شکل می‌دهد. شاسی بخش پایداری است که سایر لایه‌ها و قطعات الکترونیکی بر آن سوار می‌شوند.

(Substrate) عموماً از جنس فایبرگلاس است اما بسته به نوع برد ممکن است مواد دیگری مانند اپوکسی یا فنولیک نیز استفاده شوند. آنچه در مورد این لایه اهمیت دارد، نارسانایی بالای آن است؛ زیرا در عین حفظ استحکام نباید منجر به اتصال کوتاه شود.

2.لایه مسی (Copper)

لایه‌ای بسیار نازک از فویل مسی که رسانایی بسیار بالایی داشته و به هر طرفی از برد که کاربردی باشد، اضافه خواهد شد. در نظر داشته باشید که اگر برد الکترونیکی شما یک‌طرفه باشد، فقط یک لایه به یکی از طرفین و در صورتی که برد دو طرفه باشد، دو لایه بر روی طرفین زیرلایه (Substrate) کشیده می‌شود.

این لایه همان مسیرهای مسی را تشکیل می‌دهد که پایه قطعات الکترونیکی را با نظم خاصی به هم متصل می‌سازند. طراح و معمار برد الکترونیکی، باید با در اختیار داشتن نقشه کلی آن، دقیقاً مسیرهایی که برای اتصال مجموعه قطعات برد نیاز است را با استفاده از این لایه ترسیم کند.

دقت داشته باشید که این لایه یکپارچه نبوده و کل مساحت سطح برد را نمی‌پوشاند. مسیرهای مسی، خطوطی با حداکثر 35 الی 40 میکرون ضخامت هستند. البته همین تعیین ضخامت نیز، موضوعی است که بر مبنای کاربرد و عملکرد برد تعیین می‌شود.

3.لایه پوششی در برابر لحیم (Solder Mask)

هرچند در زبان فارسی برابر واژه مناسبی برای (Solder Mask) انتخاب نشده است اما می‌توان به آن ماسک لحیم یا لایه پوششی در برابر لحیم گفت. به هر حال (Solder Mask)، لایه نازکی است که روی مسیرهای مسی را پوشانده و از ارتباط مؤثر و کارآمد این خطوط در هر دو طرف برد محافظت می‌کند. به بیانی دیگر از ایجاد اختلال توسط تماس سایر رساناها، از جمله لحیم، جلوگیری می‌کند.

این لایه معمولاً از جنس رزین است زیرا این ماده از نظر مقاومت در برابر رطوبت، نارسانایی، مقاومت در برابر قطرات بسیار داغ لحیم، عملکرد بسیار عالی دارد. این در حالی است که زیبای ظاهری زیادی نیز برای برد الکترونیکی به ارمغان می‌آورد.

آنچه که معمولاً به رنگ سبز، مانند پس‌زمینه بردهای الکترونیکی دیده می‌شود، در اصل همین لایه پوششی است. البته باید خاطرنشان کرد که همیشه لزوماً رنگ آن سبز نیست و بنا به نظر سازنده ممکن است در رنگ‌های آبی، مشکی یا قرمز تولید شوند.

4.لایه چاپی سفید (Silkscreen)

(Silkscreen) یا در اصطلاح صفحه ابریشم، لایه سفیدی است که به عنوان آخرین لایه روی تمام سطح برد را می‌پوشاند. این لایه البته ماهیتی یکپارچه نداشته و در اصل مانند برچسب‌ها و تگ‌هایی که حاوی توضیحات و نمادهاست، به برد الکترونیکی اضافه می‌شود. این لایه در جریان عملکرد برد الکترونیکی هیچ خاصیتی نداشته و اساساً مانند یک برچسب راهنما عمل می‌کند.

طراح (PCB) با استفاده از لایه (Silkscreen) اطلاعات کلیدی برد را در اختیار کاربر قرار داده و همچنین کاربرد و عملکرد نواحی مختلف برد را تعیین می‌کند. ممکن است برخی تولیدکنندگان از این لایه استفاده نکنند اما تولیدات حرفه‌ای، معمولاً با استفاده از چاپ سفید، جزئیات دقیقی در مورد برد الکترونیکی درج می‌کنند.

برخی قطعات پر کاربرد در بردهای الکترونیکی

همانطور که گفته شد، در کنار اجزا و لایه‌های برد الکترونیکی، هر برد از قطعات گوناگونی تشکیل شده است. طراحان بردهای الکترونیکی معتقدند هر برد الکترونیکی دست‌کم 9 قطعه را به صورت ثابت دارد.

1. مقاومت (Resistor) از قطعات برد الکترونیکی

با قطعیت می‌توان گفت هیچ برد الکترونیکی پیشرفته‌ای بدون مقاومت قابل معماری و بهره‌برداری نیست. مقاومت‌ها از رایج‌ترین و پرکاربردترین قطعات الکترونیکی هستند که اصل کار آن‌ها، تغییر و تنظیم شدت جریان ورود به قطعات مختلف است. مقاومت‌ها انواع بسیار مختلفی دارند اما در همه آن‌ها اساس کار یکسان است؛ تبدیل بخشی از جریان الکتریکی به گرما.

2.خازن (Capacitor)

خازن‌ها بعد از مقاومت‌ها، پرکاربردترین قطعات نصب‌شده بر روی برد الکترونیکی هستند. این قطعه بار الکتریکی را به طور موقت در خود نگه داشته و در زمانی که مدار نیازمند شارژ مجدد باشد، آن را در اختیار مدار قرار می‌دهند.

در مقاله دیگری به صورت جامع به بررسی این قطعه و انواع آن پرداخته ایم. برای کسب اطلاعات بیشتر توصیه می کنیم مقاله “خازن چیست؟” را مطالعه کنید.

3.القاگر یا همان سلف (Inductor)

سلف نیز ماهیت مشابهی با خازن دارد اما تفاوت آن در این است که انرژی را در قالب میدان مغناطیسی ذخیره می‌کند. ساده‌ترین سلف‌ها از یک هفته آهنی حلقوی تشکیل شده‌اند که یک سیم‌پیچ بدون پوشش محافظ، دور آن پیچیده شده است.

4.پتانسیومتر (Potentiometers) از دیگر قطعات برد الکترونیکی

پتانسیومترها در اصل نوع خاصی از مقاومت‌های متغیر هستند اما اهمیت و گستردگی کاربرد آن‌ها باعث شد به طور مجزا به ذکر نام آن‌ها بپردازیم. این قطعه که معمولاً در دو نوع دوار یا خطی در دسترس است، به شما در تغییر میزان جریان عبوری از مدار کمک می‌کند. مثلاً ولوم دستگاه‌های صوتی نمونه‌ای ساده از پتانسیومتر است.

5.ترانسفورماتور یا همان ترانس(Transformer)

ترانسفورماتور کمک می‌کند انرژی الکتریکی از یک مدار به مدار دیگر، با افزایش یا کاهش ولتاژ منتقل شود. می‌توان گفت ابزاری برای تبدیل ولتاژ است.

6.دیود (Diode)

دیودها برای یکسوکنندگی در مدار نصب می‌شوند. این قطعه از یک طرف مقاومتی نزدیک به صفر دارد و از سوی دیگر مقاومتی نزدیک به بی‌نهایت. همین باعث می‌شود تا بسته به نحوه قرارگیری در مدار فقط در یک جهت اجازه عبور برق بدهد.

7.ترانزیستور (Transistor) از دیگر قطعات برد الکترونیکی

ترانزیستورها عناصر اصلی ورود به دنیای الکترونیک مدرن هستند. قطعاً بررسی کامل آن‌ها نیازمند توضیحات گسترده‌ای است اما می‌توان به طور اجمالی گفت پایه‌ای‌ترین ساختار هوش مصنوعی و اتوماتسیون را ایجاد می‌کنند. این قطعه بسته به طراحی که دارد مانند یک سوییچ عبور جریان را بسته به برخی مختصات، قطع و وصل می‌کند.

8.مدار مجتمع (IC)

آی.سی‌ها که یکی از قطعات مشهور برد الکترونیکی هستند، در اصل مجموعه‌ای از پیچیده‌ترین مدارها و قطعات الکترونیکی را با استفاده از نیمه‌هادی‌ها، در یک حجم بسیار کم تجمیع کرده‌اند. این بدان معنی است که برخی از آن‌ها تمام قابلیت‌های یک برد را دارند! مدار مجتمع عملکردی معادل میلیون‌ها ترانزیستور دارد.

9.نوسان‌ساز یا همان اسیلاتور کریستالی (Crystal Oscillator)

هر اسیلاتور برای ایجاد نوسان‌هایی با فرکانس خاص ایجاد شده و جریان عبوری را بر مبنای یک تایمینگ خاص، تغییر فرکانس می‌دهد. از این قطعه برای تایمینگ در مدار استفاده می‌شود.

در این مطلب به بررسی اجزا و قطعات بردهای الکترونیکی پرداختم. قطعاتی که در این بخش معرفی شد از مهم ترین قطعات قرار گرفته بر روی بردهای الکترونیکی می باشد. در صورتی که از علاقه مندان به بردهای الکترونیکی هستید توصیه می کنیم در دوره های آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی آموزشگاه فنی ثبت نام نمایید.