آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چرا گوشی‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و تجهیزات کنترل صنعتی پیشرفته روز به روز نازک‌تر می‌شوند و در عین حال عملکردی قدرتمندتر ارائه می‌دهند؟ با وجود داشتن همان تعداد قطعات الکترونیکی داخلی، آن‌ها به استفاده بهینه از فضا دست می‌یابند. این امر به لطف فرآیند تولید پیشرفته PCB - فناوری مقاومت و خازن مدفون - امکان‌پذیر است.

به زبان ساده، این شامل «پنهان کردن» مقاومت‌ها و خازن‌ها است که معمولاً روی سطح PCB نصب می‌شوند، مستقیماً در لایه‌های داخلی برد مدار، که اساساً به قطعات الکترونیکی یک «اشکال بصری» می‌دهد. امروز، ما این فناوری را به زبان ساده توضیح خواهیم داد و خواهیم دید که چقدر شگفت‌انگیز است!

مقاومت‌ها و خازن‌های مدفون چیستند؟ چگونه با فرآیندهای سنتی تفاوت دارند؟

ابتدا به بردهای PCB سنتی نگاهی بیندازیم. مقاومت‌ها و خازن‌ها مستقیماً با استفاده از فناوری نصب سطحی، مانند «چسباندن مربع‌های کوچک» به برد مدار، روی سطح برد لحیم می‌شوند.این نه تنها فضا را اشغال می‌کند، بلکه در برابر تداخل خارجی نیز آسیب‌پذیر است.

در مقابل، فناوری مقاومت و خازن مدفون، مقاومت‌ها و خازن‌ها را مستقیماً در لایه‌های داخلی برد PCB جاسازی می‌کند. برد مدار حاصل دارای یک طراحی ساختاری منحصر به فرد است: از پایین به بالا، از یک لایه دی‌الکتریک اول، مقاومت‌های مدفون، یک لایه مدار و یک لایه دی‌الکتریک دوم تشکیل شده است. همچنین یک لایه عایق پلیمری ویژه به قسمتی از مقاومت مدفون که توسط لایه مدار پوشیده نشده است، اعمال می‌شود تا از آن در برابر خوردگی شیمیایی محافظت کند. این کلید تولید انبوه پایدار بردهای مقاومت و خازن مدفون است.

به طور خلاصه: فرآیندهای سنتی «آنها را به سطح می‌چسبانند»، در حالی که مقاومت‌ها و خازن‌های مدفون «در داخل پنهان می‌شوند» - تفاوت یک کلمه، اما یک جهش کیفی.

مزایای اصلی این «فناوری پنهان‌کاری» چیست؟

مزایای فناوری مقاومت و خازن مدفون (BRCs)، که به یک ویژگی استاندارد در محصولات الکترونیکی پیشرفته تبدیل شده است، متعدد است و هر کدام به یک نقطه درد کلیدی در طراحی مدار پیشرفته می‌پردازند:

• ۱. صرفه‌جویی در فضا! دستیابی به بردهای مدار «فوق‌العاده فشرده»: با پنهان شدن مقاومت‌ها و خازن‌ها در داخل، سطح PCB دیگر نیازی به تراکم زیاد قطعات نصب سطحی ندارد و مستقیماً فضای قابل توجهی از برد را آزاد می‌کند. این به مهندسان اجازه می‌دهد تا مدارهای پیچیده‌تری را روی بردهای کوچکتر طراحی کنند، که یکی از دلایل اصلی کوچک‌تر و کوچک‌تر شدن تلفن‌های همراه و ساعت‌های هوشمند است.
• ۲. کاهش نویز! عملکرد پایدارتر مدار: قطعات نصب سطحی در برابر تداخل الکترومغناطیسی آسیب‌پذیر هستند و نویز مدار ایجاد می‌کنند و بر عملکرد دستگاه تأثیر می‌گذارند. با این حال، مقاومت‌ها و خازن‌های مدفون، که در ماده PCB محصور شده‌اند، مانند یک «محافظ اضافی» عمل می‌کنند و تداخل الکترومغناطیسی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند و مدار را پایدارتر می‌کنند و قابلیت‌های ضد تداخل را به حداکثر می‌رسانند.
• ۳. بهبود عملکرد! انتقال سیگنال روان‌تر: مقاومت‌ها و خازن‌های مدفون مسیرهای انتقال سیگنال را کوتاه می‌کنند، تأخیر انتقال سیگنال و افت بازتاب را کاهش می‌دهند و یکپارچگی و قابلیت اطمینان انتقال سیگنال را به شدت بهبود می‌بخشند. این امر به ویژه برای محصولاتی با الزامات سیگنال بسیار بالا، مانند تلفن‌های همراه، ایستگاه‌های پایه و تجهیزات کنترل صنعتی پیشرفته، اهمیت دارد.
• ۴. کاهش ضخامت! دستیابی به «نازکی» در تجهیزات نیاز به قطعات نصب سطحی را از بین می‌برد و مستقیماً ضخامت برد PCB را کاهش می‌دهد. همراه با مواد تخصصی مانند بردهای هسته خازن فوق نازک جاسازی شده، کل برد مدار نازک‌تر و سبک‌تر می‌شود و کاملاً با روند فعلی به سمت محصولات الکترونیکی نازک‌تر و سبک‌تر مطابقت دارد.

پنهان کردن قطعات به هیچ وجه ساده نیست.

مقاومت‌ها و خازن‌های مدفون فقط «جا دادن» آنها نیست؛ این یک فرآیند تولید دقیق با چهار مرحله است که هر کدام الزامات سختگیرانه‌ای دارند:

• مرحله ۱: ایجاد یک لایه داخلی اختصاصی علاوه بر لایه‌های خارجی و داخلی استاندارد PCB، یک لایه داخلی جداگانه برای جاسازی مقاومت‌ها و خازن‌ها ایجاد می‌شود. این لایه فضایی را برای جاسازی مقاومت‌ها و خازن‌ها رزرو می‌کند و از تکنیک‌های معمول تولید PCB مانند آبکاری الکتریکی و حکاکی برای اطمینان از دقت لایه استفاده می‌کند.
• مرحله ۲: بسته‌بندی قطعات ویژه مقاومت‌ها و خازن‌های معمولی را نمی‌توان مستقیماً جاسازی کرد. آنها باید به بسته‌های نازک و ویژه‌ای تبدیل شوند که نه تنها با ضخامت PCB مطابقت داشته باشند، بلکه هدایت حرارتی خوبی نیز داشته باشند تا از مشکلات عملکردی ناشی از اتلاف گرما در حین کار جلوگیری شود.
• مرحله ۳: جاسازی دقیق قطعات این مرحله اصلی است و عمدتاً از دو روش استفاده می‌شود: یا از یک تکنیک پرس ویژه برای پرس کردن مقاومت‌ها و خازن‌های بسته‌بندی شده بین مواد لایه داخلی استفاده می‌شود؛ یا از فناوری لیزر برای حکاکی حفره‌ها در ماده لایه داخلی قبل از پر کردن دقیق قطعات استفاده می‌شود. کل فرآیند به دقت بسیار بالایی نیاز دارد.
• مرحله ۴: اتصال و ادغام لایه‌ها. لایه‌های داخلی حاوی قطعات جاسازی شده باید با استفاده از لمینیت، حفاری و سایر تکنیک‌ها به لایه‌های معمولی دیگر PCB متصل شوند تا یک برد مدار کامل تشکیل دهند و از هدایت روان بین لایه‌ها اطمینان حاصل شود.

​

در حالی که مزایا قابل توجه هستند، درک معایب نیز مهم است. فرآیند مقاومت و خازن مدفون، اگرچه عالی است، اما یک راه‌حل همه‌کاره نیست. معایب اصلی آن در دو حوزه متمرکز شده است، به همین دلیل است که در حال حاضر فقط در محصولات پیشرفته استفاده می‌شود:

• تولید و تعمیر پیچیده: مقاومت‌ها و خازن‌ها در داخل پنهان هستند و قابل مشاهده مستقیم نیستند. در صورت بروز مشکل، نمی‌توان آنها را مستقیماً مانند قطعات نصب سطحی تعویض کرد، که تعمیر را دشوار می‌کند و به طور بالقوه منجر به اسقاط کل برد می‌شود؛
• هزینه نسبتاً بالا: بسته‌بندی ویژه، فرآیندهای جاسازی دقیق و مواد تخصصی باعث می‌شود هزینه تولید بردهای مقاومت و خازن مدفون بیشتر از PCBهای سنتی باشد.

بنابراین، این فرآیند در حال حاضر عمدتاً در محصولات الکترونیکی پیشرفته با الزامات بالا برای عملکرد، اندازه و ضخامت، مانند تلفن‌های همراه پرچمدار، سرورهای پیشرفته، تجهیزات کنترل صنعتی دقیق و قطعات الکترونیکی هوافضا استفاده می‌شود.

خلاصه: «جادوی فضایی» الکترونیک پیشرفته - پتانسیل نامحدود آینده

در نهایت، فناوری مقاومت و خازن مدفون PCB یک فناوری پیشرفته است که برای طراحی مدارهای با چگالی بالا، عملکرد بالا و نازک متولد شده است. با «مدفون کردن» مقاومت‌ها و خازن‌ها در داخل، نقاط درد فناوری نصب سطحی سنتی، مانند محدودیت فضا، تداخل و ضخامت را حل می‌کند و به یک محرک کلیدی برای کوچک‌سازی و توسعه پیشرفته محصولات الکترونیکی تبدیل می‌شود.

با پیشرفت‌های مداوم فناوری، هزینه تولید فناوری مقاومت و خازن مدفون به تدریج کاهش می‌یابد و دقت فرآیند همچنان بهبود می‌یابد. در آینده، ممکن است از محصولات پیشرفته به برنامه‌های کاربردی مصرفی بیشتری گسترش یابد و به محصولات الکترونیکی بیشتری اجازه دهد تا به پیشرفت‌هایی در «اندازه کوچک، عملکرد بالا» دست یابند.