آموزش پیشرفتهآموزش نانو

آشنایی با مدارهای چاپی الکترونیکی

تصویر زهرا علیرضایی زهرا علیرضاییخرداد 2, 1402
0 4 خواندن این مطلب 16 دقیقه زمان میبرد

در دنیای امروزی که فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات به سرعت در حال پیشرفت هستند، مدارات چاپی الکترونیکی به عنوان یکی از پیشرفت‌های این عرصه، به شدت رشد و توسعه یافته است. مدارهای چاپی یا Printed circuit boards (PCBs) یکی از مهم‌ترین عناصر الکترونیکی هستند که در دنیای امروز، در بسیاری از صنایع از جمله صنایع خودروسازی، هوافضا، کامپیوتر و الکترونیک برای ساخت محصولات مختلف به کار می‌روند. مزایای مدارهای چاپی شامل کاهش حجم، کاهش هزینه، افزایش سرعت تولید و عدم نیاز به اتصال دستی بین اجزای مدار می‌باشد. در این مقاله، مدارهای چاپی، انواع آن‌ها، کاربردها و روش‌های ساخت مدارهای چاپی مطرح خواهد شد.

این مقاله شامل سرفصل‌های زیر می‌باشد.
  1. مقدمه
  2. انواع مدارهای چاپی الکترونیکی
  3. تاریخچه
  4. کاربردهای مدارهای چاپی الکترونیکی
  5. روش‌های مختلف چاپ مدارات الکترونیکی
  6. بررسی نوآوری‌های اخیر در تولید مدارات چاپی الکترونیکی
  7. نتیجه‌گیری

1- مقدمه:

مدار چاپی الکترونیکی به معنای یک برد چاپی است که برای انتقال سیگنال‌های الکترونیکی بین قطعات مختلف یک سیستم الکترونیکی استفاده می‌شود. PCB ها شامل ترکیبی از قطعات الکترونیکی مختلف، سیم‌ها، مسیرهای مسی و سایر عناصر الکترونیکی هستند که با هم تشکیل یک سیستم الکترونیکی را می‌دهند. در الکترونیک، مدارهای چاپی به دلیل قابلیت ساختاردهی و پایداری بیشتر، از مدارهای الکتریکی سیمی به مراتب جذاب‌تر هستند. شکل 1 تصویر یک نمونه مدار چاپی و مدار الکتریکی سیمی را نمایش می‌دهد. همانطور که با مقایسه این دو تصویر مشخص است، فهم و ساخت مدارهای با اتصال دستی توسط سیم بسیار پیچیده و سخت خواهد بود. استفاده از مدارهای چاپی الکترونیکی نیز به دلیل کاهش ابعاد و وزن سیستم‌های الکترونیکی، باعث شده است که سیستم‌هایی با کارایی بیشتر و همچنین ظاهری زیباتر و باریک‌تر تولید شوند[1,2].
شکل1: مقایسه برد اتصال سیمی و برد مدار چاپی

2- انواع مدارهای چاپی الکترونیکی:

مدارهای چاپی براساس تعداد لایه‌ها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که ارزانترین آنها، مدارهای یک‌لایه و گرانترین آنها مدارهای انعطاف‌پذیر هستند[3-9].

2-1- مدارهای یک لایه:

در این گروه از مدارها فقط از یک طرف لایه‌نشانی مس انجام شده است. به عبارت دیگر این مدارها شامل یک لایه مسی و یک لایه عایق هستند و از یک طرف می‌توان برای اتصال قطعات استفاده کرد. در مدارهای یک لایه، تمام قطعات الکترونیکی روی یک سطح قرار دارند و اتصالات بین آن‌ها با استفاده از راه‌های مسی و حفره‌ها صورت می گیرد. این نوع مدارات برای ساخت مدارات ساده و کاربردهایی که نیاز به پایین‌ترین هزینه ممکن دارند، استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، از مدارات تک‌لایه برای ساخت مدارات تقویت کننده، فیلترهای مختلف و مدارهای محافظ استفاده می‌شود.

2-2- مدارهای دو لایه:

این نوع از مدارهای چاپی الکترونیکی شامل دو لایه از مس و یک لایه عایق می‌باشند. در مدارهای دولایه، امکان اتصال قطعات الکترونیکی از دو طرف مدار وجود دارد و اتصالات بین قطعات با استفاده از راه‌های مسی، حفره‌ها و مدارهای الکترونیکی ایجاد می‌شود.

2-3- مدارهای چند لایه:

مدارهای چندلایه شامل بیشتر از دو لایه مس است و لایه‌های مختلف آن‌ها شامل لایه‌های مسی و لایه‌های عایق هستند. این نوع مدارات برای ساخت مدارات پیچیده و کاربردهایی که نیاز به دقت بیشتری دارند، استفاده می‌شوند. در این نوع از مدارها، قطعات الکترونیکی روی سطوح مختلف از برد قرار می‌گیرند. شکل 2، طرح شماتیک مدارهای یک، دو، چهار و شش لایه را نمایش می‌دهد.
شکل2: تصویر شماتیک مدارهای چاپی تک لایه و چندلایه
شکل3 دو نمونه واقعی مدار چاپی تک لایه و چند لایه را نمایش می‌دهد.
شکل3: تصویر مدار چاپی تک لایه (الف) و مدار چاپی چند لایه(ب)

4-2- مدارهای منعطف:

این نوع از مدارهای چاپی الکترونیکی شامل لایه‌هایی از مواد انعطاف‌پذیری مانند پلی‌آمید یا پلی‌استر است. این نوع از مدارها معمولاً برای سیستم‌هایی با سطوح پیچیده و نیاز به انعطاف بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. شکل 4 یک نمونه مدار منعطف واقعی را نمایش می‌دهد.
شکل 4: نمونه مدار چاپی منعطف

3- تاریخچه:

در سال 1920 روش‌هایی برای رسم خط‌های روی بردهای پلی‌اتیلن وجود داشت که به عنوان مدارهای چاپی استفاده می‌شد. در دهه ۱۹۴۰، هنری جورج مارتین، مهندس برق آمریکایی، ایده‌ای جدید را مطرح کرد. او از یک پوشش نسوز برای برد استفاده کرد که با استفاده از آن، مسیرهای مورد نیاز برای اتصال اجزای مدار الکترونیکی بر روی برد ایجاد می‌شد. این پوشش، عایق کائوچو بود که به دو طرف مس کوره شده بود. در دهه ۱۹۵۰، این فناوری توسط آرتور برسون، مهندس شرکت شاینی، به شکل آزمایشی در بردهای رادیویی استفاده شد. بعد از این موفقیت، این فناوری به سرعت توسعه یافت و در دهه ۱۹۶۰، ساخت مدارهای چاپی با استفاده از اسید انجام شد[10,11].

4- کاربردهای مدارهای چاپی الکترونیکی:

همانطور که در بخش‌های قبل مطرح شد، مدارهای چاپی الکترونیکی در صنایع مختلف استفاده می‌شود. در ادامه به برخی از این کاربردها به صورت مختصر اشاره خواهد شد:
۱-  سیستم‌های کنترلی: مدارهای چاپی الکترونیکی برای کنترل ماشین آلات، دستگاه‌های اندازه‌گیری، دستگاه‌های خودرو و دستگاه‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۲-  صنایع مخابراتی: مدارهای چاپی الکترونیکی در ارتباطات بی‌سیم، دستگاه‌های مخابراتی، مودم‌ها و دستگاه‌های ارتباطی دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.[12] ۳ –  صنایع خودرو: مدارهای چاپی الکترونیکی در خودروهای مدرن برای کنترل سیستم‌های برقی، الکترونیکی و مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۴-  صنایع پزشکی: مدارهای چاپی الکترونیکی در دستگاه‌های پزشکی مانند مانیتورینگ قلب، تجهیزات تصویربرداری، دستگاه‌های تشخیصی و درمانی و دستگاه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۵-   صنایع فضایی: مدارهای چاپی الکترونیکی در صنایع فضایی برای کنترل سیستم‌های فضایی و موشک‌های راه دور مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۶-  صنایع الکترونیکی: مدارهای چاپی الکترونیکی در تولید محصولات الکترونیکی مانند تلویزیون‌ها، رادیوها، کامپیوترها، تجهیزات جانبی و دستگاه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

5- روش‌های مختلف چاپ مدارات الکترونیکی:

در ادامه به بررسی چند روش از روش‌های ساخت که تا کنون مورد استفاده در صنایع الکترونیک قرار گرفته‌اند خواهیم پرداخت:

5-1- چاپ مدارات الکترونیکی به روش اتو:

یکی از روش‌های رایج  و راحت برای ساخت مدارهای الکترونیکی است. این روش ساده و قابل اجرای خانگی می باشد ولی از نظر دقت دارای دقت و کیفیت خیلی خوبی نیست. در این روش، ابتدا یک الگوی مدار الکترونیکی را با استفاده از یک نرم‌افزار طراحی مدار الکترونیکی (مانند KiCAD یا  Altium Designer) طراحی می‌کنیم. سپس الگوی طراحی شده را بر روی یک برگه گلاسه (یا فیلمی) با استفاده از پرینتر لیزری چاپ می‌کنیم. سپس برگه گلاسه حاوی الگوی چاپ شده را روی یک صفحه مسی (copper clad board) قرار می‌دهیم و آن را با یک لایه حرارتی (laminator) یا با استفاده از اتو، به یکدیگر متصل می‌کنیم. در این مرحله، برگه گلاسه مسیرهای مسی را که نمایان‌گر ناحیه‌هایی هستند که باید برای تولید مدار، از روی مس خارج شوند را نشان می‌دهد. در مرحله بعد صفحه کاغذ را از برد جدا می کنیم (بهتر است در آب بگذاریم تا کاغذ خیس خورده و راحت جدا شود). طرح به صفحه مسی منتقل شده است.
سپس مسیرهایی که باید از بین برود را با استفاده از یک اسید (مانند اسید نیتریک) از روی صفحه مسی حذف می‌کنیم. به این صورت که برد را در محلول اسیدی قرار داده تا قسمت های اضافه کاملا خورده شود .پس از حذف تمام نواحی مسی اضافی، فقط بخش‌های مسی که باقی مانده و به هم متصل شده‌اند، نمایان می‌شوند و یک مدار الکترونیکی کامل ساخته شده است. شکل 5 تصویر مرحله چاپ با اتو و کار با اسید را نمایش می‌دهد.
این روش برای ساخت مدارات الکترونیکی با پیچیدگی کمتر و حجم کمتر مناسب است، زیرا برای پرینت کردن مدارهای الکترونیکی پیچیده با این روش، نیاز به دقت بسیار زیاد و برش دقیق تراش‌ها و همچنین برش کامل صفحه مسی برای حذف ناحیه‌های اضافی وجود دارد.
سپس، باید نقاط اتصال مدار الکترونیکی را با استفاده از لحیم کاری یا روش‌های دیگری که برای اتصال مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود، بهم وصل کنیم. پس از اتصال نقاط، می‌توان مدار الکترونیکی را تست کرد و در صورت نیاز به تعدیل و اصلاح مدار، به همان روش باز طراحی و ساخت آن را تکرار کرد.
برای ساخت مدارات الکترونیکی با پیچیدگی بالاتر مانند پردازنده‌ها و حافظه‌های اطلاعاتی، این روش مناسب نیست و بهتر است از روش‌های دیگری مانند فرایند تولید سه‌بعدی یا تولید مدارات با استفاده از فرایند‌های فوتولیتوگرافی و ماشین‌کاری CNC استفاده کرد.
در کل، روش چاپ مدارات الکترونی با استفاده از اتو یکی از روش‌های سنتی و ارزان برای ساخت مدارات الکترونیکی است، اما نیاز به تجربه، دقت و دانش کافی در استفاده از مواد شیمیایی و لوازم حفاظتی دارد[13-15].
شکل 5: تصویر مرحله چاپ با اتو و اسید کاری

5-2-چاپ مدارات الکترونیکی به روش لیتوگرافی:

این روش یکی از روش‌های پر استفاده در صنایع الکترونیک می باشد .روش فوتولیتوگرافی یک روش تولید مدارهای الکترونیکی برای انتقال شماتیک مدارات به مدارهای فیزیکی است. این روش یکی از متدهای رایج برای ساخت مدارهای الکترونیکی است که در آن از ترکیب تکنولوژی نوری و شیمیایی برای ساخت مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود. در این روش، ابتدا یک لایه تاریک از مواد حساس به نور بر روی PCB ایجاد می‌شود و سپس یک طرح به آن اعمال می‌شود. در نهایت، نور به لایه حساس به نور تابیده شده و باعث ایجاد الگوی الکترونیکی بر روی سطح ماده می‌گردد. روش فوتولیتوگرافی شامل مراحل زیر است:
طراحی مدار: ابتدا مدار الکترونیکی به وسیله نرم‌افزار طراحی شده و به شکل یک فایل تصویری در فرمت قابل قبول برای تولید تراشه مانند GDSII ذخیره می‌شود.
تولید ماسک: فایل تصویری مدار به عنوان یک الگوی بسیار دقیق بر روی یک ماسک تولید می‌شود. ماسک به عنوان یک قالب نقشه مدار برای تولید تراشه الکترونیکی استفاده می‌شود.
پوشش فیلم: روی تراشه یک لایه نازک فیلم رزینی پوشش داده می‌شود. سپس ماسک روی تراشه قرار داده می‌شود و نور مرئی از روی آن عبور می‌کند.
توالی نورپردازی: در این مرحله، نور از روی ماسک توسط پرتو نورUV  گذرانده می‌شود و تصویر مدار بر روی لایه فیلم تراشه الکترونیکی شکل می‌گیرد.
الکتروشیمی: پس از تشکیل الگوی مدار بر روی فیلم، تراشه به در محلول اسید قرار گرفته و لایه فیلم از روی سطح تراشه حذف می‌شود. پس از حذف لایه فیلم، تراشه با استفاده از یک فرایند الکتروشیمیایی به شکل نهایی خود تبدیل می‌شود.
تست تراشه: پس از تولید تراشه، آن را برای تست و اعتبارسنجی از نظر عملکرد الکتریکی و پایداری تحت شرایط مختلف مورد آزمایش قرار می‌دهند.
بسته‌بندی: پس از تست موفق تراشه، آن را به یک بسته‌بندی محافظتی قرار می‌دهند که برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی مناسب است.
مزایای این روش شامل دقت بالا، تولید حجم بالا، سرعت بالا و کنترل دقیق فرآیند ساخت می‌باشد. این روش همچنین به دلیل سهولت و سرعت تولید، مورد استفاده در بسیاری از صنایع الکترونیکی، از جمله تولید مدارهای اینترنت اشیا، کامپیوترها و تلفن های همراه قرار دارد[16-17].

5-3-چاپ مدارات الکترونیکی با استفاده ازCNC :

در این روش ابتدا نقشه مدار الکترونیکی به صورت دیجیتالی طراحی شده و سپس با استفاده از نرم‌افزارهای مخصوص CNC طرح مورد نظر بر روی برد ایجاد می‌شود. ماشین CNC با استفاده از یک ابزار برشی (معمولاً یک فرز  یا مته) روی برد PCB حرکت می‌کند و اجزای غیرضروری را از برد برش می‌دهد. برای ایجاد اتصالات بر روی برد، سوراخ‌هایی با استفاده از مته به اندازه های لازم  جهت لحیم کاری قطعات در محل‌های مورد نیاز بر روی برد ایجاد می‌شوند. در نهایت، برد PCB با کلیدهای الکترونیکی، قطعات و اتصالات لازم برای مونتاژ مدار الکترونیکی آماده می‌شود.
روش CNC به دلیل دقت و کیفیت ساخت بالا و امکان ساخت به صورت اتوماتیک، در صنعت الکترونیک بسیار مورد توجه قرار گرفته است. همچنین، با استفاده از این روش، زمان ساخت مدارات الکترونیکی به شدت کاهش می‌یابد و برای شرکت‌های الکترونیکی مزیت رقابتی ایجاد می‌شود[18-19]. شکل 6 چاپ مدار با این روش را نمایش می‌دهد.

شکل 6: چاپ مدار چاپی با استفاده از CNC

5-4-چاپ مدارات الکترونیکی به روش حرارتی:

روش چاپ حرارتی مدارات الکترونیکی یک روش ساخت مدارات الکترونیکی است که با استفاده از یک پرینتر حرارتی و کاغذ حرارتی انجام می‌شود. در این روش، با استفاده از یک دستگاه چاپ حرارتی یک پوشش حرارتی حاوی یک لایه نازک از ماده فلزی، مثل مس، بر روی کاغذ حرارتی چاپ می‌شود. سپس با استفاده از یک پلات فلزی، الکترودها و ردیف‌های مس روی پوسته حرارتی چاپ می‌شوند. با گرم شدن پوسته حرارتی، ماده فلزی بر روی کاغذ حرارتی چسبیده و یک مدار الکترونیکی شکل می‌گیرد.
این روش از قدیمی‌ترین و ارزان‌ترین روش‌های چاپ مدارات الکترونیکی است و برای تولید حجم بالایی از مدارات الکترونیکی استفاده می‌شود. اما دقت کمتری نسبت به روش‌های دیگر دارد و به دلیل مشکلات ناشی از حرارت، ممکن است با مشکلاتی مانند تغییر در سایز و شکل مدارات مواجه شود.
روش چاپ حرارتی مدارات الکترونیکی به دلیل سادگی، سرعت و هزینه پایین مورد توجه قرار گرفته است. همچنین، این روش برای ساخت مدارات الکترونیکی سازگار با الکترونیک انعطاف پذیر مورد استفاده قرار می‌گیرد[20-21].

5-5- چاپ مدارات الکترونیکی با روش چاپ سریع:

روش چاپ سریع در تولید مدارات الکترونیکی یک روش ساخت مدارات الکترونیکی است که با استفاده از دستگاه چاپ سه بعدی، یک طرح سه بعدی از مدار الکترونیکی تولید می‌شود. در این روش، طرح سه بعدی از مدار الکترونیکی با استفاده از یک نرم‌افزار طراحی شده و سپس با استفاده از دستگاه چاپ سه بعدی چاپ می‌شود. بدین صورت که  فایل طراحی به دستگاه چاپ سه بعدی ارسال می‌شود و دستگاه طرح را به صورت لایه‌لایه چاپ می‌کند. پس از چاپ، قطعات الکترونیکی و الکترودها بر روی قطعه سه بعدی قرار داده می‌شوند و با استفاده از روش‌های مختلف اتصال، مدار الکترونیکی ساخته می‌شود.
روش چاپ سریع در تولید مدارات الکترونیکی به دلیل سرعت بالا، امکان ساخت قطعات سه بعدی و توانایی تولید مدارات الکترونیکی با ساختارهای پیچیده مورد توجه قرار گرفته است. همچنین، این روش برای ساخت مدارات الکترونیکی انعطاف پذیر و سازگار با الکترونیک انعطاف پذیر نیز قابل استفاده است[22-23].

5-6- چاپ مدارات الکترونیکی به روش چاپ لیزری:

در این روش، با استفاده از دستگاه‌های چاپ لیزری، الگوی مدار روی یک قطعه پلاستیکی با قابلیت LDS (ساختار مستقیم لیزری ) ایجاد می‌شود. در نتیجه با استفاده از لیزر، بخش‌های که باید پوشش مسی بگیرند، فعال می شود. سپس با استفاده از محلول آبکاری الکترولس مدار الکترونیکی به وجود می‌آید. این روش دقت بالاتری نسبت به روش حرارتی و چاپ سریع دارد و همچنین ممکن است با سایر مواد جایگزین شود. اما برای استفاده از این روش، نیاز به تجهیزات پیشرفته و سرمایه‌گذاری بالایی دارد[24].

5-7-چاپ مدارات الکترونیکی به روش الکتروفورتیک:

چاپ الکتروفورتیک یکی از روش‌های تولید مدارات الکترونیکی است که در آن از پدیده الکتروفورز استفاده می‌شود. در این روش، ابتدا ماده الکتروفورتیکی روی سطح مدار الکترونیکی اعمال می‌شود. سپس با استفاده از الکترود مثبت و منفی، جریان الکتریکی اعمال می‌شود و ماده الکتروفورتیک به سمت جریان جابجا می‌شود و در نهایت با تثبیت ماده الکتروفورتیک، مدار الکترونیکی تولید می‌شود.
در این روش، انتخاب ماده الکتروفورتیکی بسیار مهم است. ماده الکتروفورتیکی باید توانایی انتقال جریان الکتریکی، قابلیت پوشش دادن کامل سطح مدار و همچنین قابلیت جداسازی آسان پس از تثبیت داشته باشد.
روش چاپ الکتروفورتیک در مقایسه با سایر روش‌های تولید مدارات الکترونیکی دارای مزایایی از جمله دقت بالا، کاهش هزینه تولید و زمان تولید کمتر است[25-26].

6- بررسی نوآوری‌های اخیر در تولید مدارات چاپی الکترونیکی:

همانطور که اشاره شد بسیاری از صنایع الکترونیکی مانند اتومبیل‌سازی، مخابرات، الکترونیک مصرفی و غیره از مدارات چاپی الکترونیکی استفاده می‌کنند. با توجه به تغییرات سریع در فناوری الکترونیکی، مدارات چاپی الکترونیکی نیز با توجه به نیازهای مختلف با تغییراتی همراه هستند و تلاش برای بهبود عملکرد و کاهش اندازه و هزینه مدارات ادامه دارد.
استفاده از مدارات چاپی الکترونیکی در کنترل‌های صنعتی، سیستم‌های کامپیوتری، ابزارهای اندازه‌گیری، تجهیزات پزشکی و دستگاه‌های مخابراتی بسیار رایج است. بهبود در تکنولوژی مدارات چاپی الکترونیکی، موجب افزایش کارایی، اعتماد‌پذیری و دقت در سیستم‌های الکترونیکی شده است.
در نهایت، مدارات چاپی الکترونیکی به عنوان یکی از پایه‌های فناوری الکترونیکی با توجه به تغییرات سریع در این حوزه، همچنان مورد توجه قرار دارد و تلاش برای بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها ادامه دارد.[27-28] نوآوری‌های که به صورت کلی در دهه اخیر درچاپ  مدارات چاپی الکترونیکی ایجاد شده است عبارتند از:

  • مدارات چاپی انعطاف‌پذیر: این نوع مدارات چاپی از مواد انعطاف‌پذیر تهیه شده‌اند و برای کاربردهایی مانند سنسورهای انعطاف‌پذیر و دستگاه‌های پوشیدنی مناسب هستند.
  • مدارات چاپی سه‌بعدی: در این نوع مدارات چاپی، مدارها در سه بعد پرینت شده و از فضای بیشتری برای ارتباط بین قطعات استفاده می‌کنند.
  • مدارات چاپی نانو: این نوع مدارات چاپی از مواد نانو تهیه شده‌اند و به دلیل اندازه کوچک قابل استفاده در کاربردهایی مانند الکترونیک پزشکی و سنسورهای پایش بهداشتی هستند.
  • مدارات چاپی سریع: این نوع مدارات چاپی با استفاده از پرینتر سه بعدی با سرعت بالا تهیه می‌شوند و برای تولید کوتاه‌مدت و پیش‌تولید محصولات الکترونیکی مناسب هستند. و در مرجله بعد برای تولید انبوه می توانند توسط دستگاههای تزریق پلاستیک ساخته شوند.
  • مدارات چاپی با کارایی بالا: این نوع مدارات چاپی با به کارگیری تکنولوژی‌های پیشرفته و بهبود عملکرد مواد استفاده شده در تهیه آنها، کارایی بالاتری نسبت به مدارات چاپی سنتی دارند.

استفاده از مدارات چاپی الکترونیکی در آینده، با توجه به رشد سریع صنعت الکترونیک و نیازهای روزافزون برای دستگاه‌های الکترونیکی، احتمالاً افزایش خواهد یافت. بنابراین، تلاش برای بهبود و بهینه‌سازی تکنولوژی مدارات چاپی الکترونیکی برای آینده به علت اهمیت زیادی که مدارات چاپی الکترونیکی برای صنعت الکترونیک دارند صورت می گیرد.  تحقیقات بسیاری در این حوزه صورت گرفته است. در این بخش، به برخی از این تحقیقات پرداخته خواهد شد.
-در یکی از تحقیقات اخیر، محققان به بررسی تأثیر ضریب تغییرات دما در تولید مدارات چاپی الکترونیکی پرداخته‌اند. نتایج نشان داد که در دماهای بالا، سرعت پرینت مدارات چاپی کاهش می‌یابد. برای رفع این مشکل، از روش‌هایی مانند افزایش فشار هوا و افزایش سرعت پرینت استفاده می‌شود.[29] -در یکی دیگر از تحقیقات، محققان به بررسی اثرات فاصله بین قطعات در مدارات چاپی الکترونیکی پرداخته‌اند. نتایج نشان داد که با کاهش فاصله بین قطعات، مقاومت مدارات چاپی کاهش می‌یابد و برای رفع این مشکل، از روش‌هایی مانند استفاده از فناوری‌های پیشرفته‌تری، بهبود سیستم پرینت، و بهینه‌سازی فرآیند تولید استفاده می‌شود.
-همچنین، در تحقیقاتی که در خصوص استفاده از مدارات چاپی الکترونیکی در دستگاه‌های پوشیدنی و سنسورهای انعطاف‌پذیر انجام شده است، به بررسی مشکلاتی مانند انعطاف پذیری مدارات چاپی پرداخته شده است. در نتیجه این تحقیقات، موادی با خواص انعطاف‌پذیری بیشتر و فناوری‌های پیشرفته‌تری برای تهیه مدارات چاپی انعطاف‌پذیر پیشنهاد شده‌اند.[30-31] -در یک تحقیق دیگر، برای بهبود عملکرد سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم، مدار چاپی الکترونیکی با قابلیت فیلترینگ پهنای باند بالا (UWB) طراحی شد. در این تحقیق، با استفاده از سیستم مدار چاپی UWB، امکان انتقال داده با پهنای باند بالا و در برخی موارد حتی بالاتر از ۱۰ گیگاهرتز را فراهم کرد. همچنین، این سیستم می‌تواند برای ارتباط در محیط‌های داخلی و خارجی به کار گرفته شود.[32] -در تحقیقات دیگری نیز، به بهینه‌سازی کارایی مدارات چاپی الکترونیکی در حوزه سلامتی پرداخته شده است. در یکی از این تحقیقات، مدار چاپی الکترونیکی برای اندازه‌گیری سطح گلوکز در خون طراحی شده است. با استفاده از این مدار چاپی، امکان اندازه‌گیری سریع و دقیق سطح گلوکز در خون فراهم شده است که می‌تواند به کنترل بیماری دیابت کمک شایانی کند.[33]

7- نتیجه‌گیری:

مدارات چاپی الکترونیکی به دلیل کارایی بالا، قیمت مناسب و امکانات متنوع، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند. با این حال، همچنان تحقیقات بسیاری در این حوزه انجام می‌شود تا عملکرد و کارایی مدارات چاپی الکترونیکی بهبود یابد و به نوآوری در صنایع مختلف کمک شایانی کند. با توجه به پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی مدارات چاپی الکترونیکی، انتظار می‌رود که این تکنولوژی در آینده باعث ایجاد دستگاه‌هایی با عملکرد بهتر، انرژی کمتر، و هزینه پایین‌تر شود. همچنین، توسعه مدارات چاپی الکترونیکی به عنوان یک فناوری پایدار می‌تواند در طولانی‌مدت به بهبود سبک زندگی انسان‌ها کمک کند.

منابـــع و مراجــــع

۱ – Sedra, A. S., & Smith, K. C. (2004). Microelectronic circuits. Oxford University Press.
۲ – Razavi, B. (2011). Design of analog CMOS integrated circuits. McGraw-Hill Education
۳ – Madhav Moganti, Fikret Ercal, Cihan H. Dagli, Shou Tsunekawa,”Automatic PCB Inspection Algorithms: A Survey”,Computer VisionImage Understanding,Volume 63, Issue 2,1996,Pages 287-313, https://doi.org/10.1006/cviu.1996.0020.
۴ – André Canal Marques, José-María Cabrera, Célia de Fraga Malfatti, “Printed circuit boards: A review on the perspective of sustainability”,Journal of Environmental Management,Volume 131,2013,Pages 298-306. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2013.10.003.
۵ – Wiklund, J.; Karakoç, A.; Palko, T.; Yiğitler, H.; Ruttik, K.; Jäntti, R.; Paltakari, J. A Review on Printed Electronics: Fabrication Methods, Inks, Substrates, ApplicationsEnvironmental Impacts. J. Manuf. Mater. Process. 2021, 5, 89. https://doi.org/10.3390/jmmp5030089
۶ – Wu, X.; Wang, S.; Luo, Z.; Lu, J.; Lin, K.; Xie, H.; Wang, Y.; Li, J.-Z. “Inkjet Printing of Flexible Transparent Conductive Films with Silver Nanowires Ink”. Nanomaterials 2021, 11, 1571. https://doi.org/10.3390/nano11061571
۷ – Perdigones, F.; Quero, J.M. “Printed Circuit Boards: The Layers’ Functions for ElectronicBiomedical Engineering”. Micromachines 2022, 13, 460. https://doi.org/10.3390/mi13030460
۸ – S. M. F. Cruz, L. A. Rocha,J. C. Viana, ‘Printing Technologies on Flexible Substrates for Printed Electronics’, Flexible Electronics. InTech, Jul. 25, 2018. doi: 10.5772/intechopen.76161.
۹ – Chung S, Cho K, Lee T. “Recent Progress in Inkjet-Printed Thin-Film Transistors”. Adv Sci (Weinh). 2019 Jan 11;6(6):1801445. doi: 10.1002/advs.201801445.
۱۰ – https://www.fineline-global.com/knowledge-centre/the-history-of-printed-circuit-boards-in-a-nutshell/
۱۱ – https://how2electronics.com/history-printed-circuit-board-pcb-nextpcb/
۱۲ – Dawei Wang, Beatia Siame, Shiyu Zhang, Ge Wang, Xingshen Ju, Jinglei Li, Zhilun Lu, Yiannis Vardaxoglou, Will Whittow, Darren Cadman, Shikuan Sun, Di Zhou, Kaixin Song, Ian M. Reaney,Direct Integration of Cold Sintered, Temperature-Stable Bi2Mo2O9-K2MoO4 Ceramics on Printed Circuit Boards for Satellite Navigation Antennas,Journal of the European Ceramic Society,Volume 40, Issue 12,2020,Pages 4029-4034.https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.04.025.
۱۳ – Varteresian, J. (2002). Fabricating Printed Circuit Boards. Netherlands: Elsevier Science.
۱۴ – Khandpur, R. S. (2005). Printed Circuit Boards: Design, Fabrication,Assembly. Ukraine: McGraw Hill LLC.
۱۵ – Scarpino, M. (2014). Designing Circuit Boards with EAGLE: Make High-Quality PCBs at Low Cost. United Kingdom: Pearson Education.
۱۶ – The Complete Book on Printing Technology. (2003). India: NIIR Project Consultancy Services.
۱۷ – Hua, W., & Wang, C. (2019). Fabrication of electronic circuits by photolithography. Chinese Journal of Chemical Engineering, 27(3), 527-535. doi: 10.1016/j.cjche.2018.08.016
۱۸ – Tjan, S. H. (1991). Printed Circuit Boards for Prototyping Using a CNC Machine. (n.p.): Memphis State University.
۱۹ – Shi, F. A.(1991). CNC Printed Circuit Board Drilling Machine: Automated Development. Australia: (n.p.).
۲۰ – D. Kondo, T. Hatakeyama, S. NakagawaM. Ishizuka, “Thermal design method of printed circuit board with effective thermal conductivity,” 2013 8th International Microsystems, Packaging, AssemblyCircuits Technology Conference (IMPACT), Taipei, Taiwan, 2013, pp. 71-73, doi: 10.1109/IMPACT.2013.6706627.
۲۱ – Chandrasekaran S, Jayakumar A, Velu R. A Comprehensive Review on Printed Electronics: A Technology Drift towards a Sustainable Future. Nanomaterials (Basel). 2022 Nov 29;12(23):4251. doi: 10.3390/nano12234251.
۲۲ – Xie, Guangzhi. “Thermal Transfer Printing Technology for Printed Electronics,” Printed Electronics: Current TrendsApplications, pp. 73-79, 2018.
۲۳ – Podsiadły, B.; Bezgan, L.; Słoma, M. 3D Printed Electronic Circuits Fusible Alloys. Electronics 2022, 11, 3829.
۲۴ – Bachy, Bassim, et al. “Novel Ceramic‐Based Material for the Applications of Molded Interconnect Devices (3D‐MID) Based on Laser Direct Structuring.” Advanced Engineering Materials 20.7 (2018): 1700824.https://doi.org/10.1002/adem.201700824
۲۵ – Perdigones, F.; Quero, J.M. Printed Circuit Boards: The Layers’ Functions for ElectronicBiomedical Engineering. Micromachines 2022, 13, 460. https://doi.org/10.3390/mi13030460
۲۶ – Tianyu Li,”Electrochemical applications of printed circuit boards: Electrocatalysisinternal reference electrodes”,Electrochemistry Communications,Volume 132,2021,107141,https://doi.org/10.1016/j.elecom.2021.107141.
۲۷ – Bucolo, Maide, et al. “Model Identification to validate Printed Circuit Boards for power applications: A new technique.” IEEE Access 10 (2022): 31760-31774. 10.1109/ACCESS.2022.3160449.
۲۸ – Khrustalev, Dmitriy, et al. “A new approach to designing easily recyclable printed circuit boards.” Scientific Reports 12.1 (2022): 22199. https://doi.org/10.1038/s41598-022-26677-y
۲۹ – ] Lim, C.H., Abdullah, M.Z., Abdul Azid, I., Khor, C.Y., Abdul Aziz, M.S.Ishaik, M.H.H. (2021), “Heat transferdeformation analysis of flexible printed circuit board under thermalflow effects”, Circuit World, Vol. 47 No. 2, pp. 213-221. https://doi.org/10.1108/CW-02-2020-0016
۳۰ – Gao, W., Emaminejad, S., Nyein, H. Y. Y., Challa, S., Chen, K., Peck, A., Fahad, H. M., Ota, H., Shiraki, H., Kiriya, D., Lien, D. H., Brooks, G. A., Davis, R. W., & Javey, A. (2016). Fully Integrated Wearable Sensor Arrays for Multiplexed In Situ Perspiration Analysis. Nature, 529(7587), 509-514.
۳۱ – Liu, Z., Huang, S., Wu, H., Pan, L., Yin, Z., Chen, G., Ning, X., & Zhang, H. (2017). Piezoelectric Materials for Body Motion Energy Harvesting. Nano Energy, 40, 213-242.
۳۲ – A. Kumar, A. Khare, “Designimplementation of printed antenna for ultra-wideband applications,” Progress in Electromagnetic Research C, vol. 101, pp. 193-203, 2020.
۳۳ – Lee, S., Lee, H., & Hwang, S. W. (2021). StretchableConformal Electronics for Wearable Healthcare. ACS Nano, 15(3), 3067-3084
برچسب ها
تصویر زهرا علیرضایی زهرا علیرضاییخرداد 2, 1402
0 4 خواندن این مطلب 16 دقیقه زمان میبرد
تصویر زهرا علیرضایی

زهرا علیرضایی

نوشته های مشابه

فوق آب گریزی و فوق آب دوستی در حیات

فروردین 29, 1402

طیف‌سنجی رامان -Raman Spectroscopy

اسفند 6, 1401

میکروسکوپی پروبی روبشی از گرافن-بخش دوم

بهمن 27, 1401

کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو – 2

فروردین 24, 1402

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا