عندما تدخل إلى صناعة الكهرباء، فإن الدوائر المتكاملة و PCB لا بد أن تكون كلمتان شائعتان في عملك اليومي. يبدو أنهما متشابهتان، لكنهما مختلفتان تمامًا إذا تحليتَ بالصبر ودققتَ النظر فيهما.
أدخلك في المقارنة بين IC و PCB
إذا اعتبرنا منزلًا ريفيًا تجميع تسخير الكابللوحة الدوائر المطبوعة (PCB) هي بمثابة جناح سكني يضم غرفة معيشة، وغرفة نوم، ومطبخًا، وحمامًا، وشرفة. لا تتجاوز مساحتها عشرات الأمتار المربعة، ولكنها مصممة بالكامل لتخدم سكنًا بشريًا كمنزل ريفي كبير.
وهكذا، يصبح تعريف لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) سهل الفهم. لا تُعد لوحات الدوائر المطبوعة وسيلةً مهمةً لنقل المكونات الإلكترونية فحسب، بل تُوفر أيضًا التوصيلات الكهربائية لها. وقد سُميت بهذا الاسم نسبةً إلى طريقة تصنيعها - الطباعة. وتحديدًا، يجب أن تخضع اللوحة الجاهزة للتجميع لحفر الطبقة الداخلية، والتتبع، والحفر، والأكسدة السوداء، والتصفيح، وحفر الطبقة الخارجية، وتقنية PTH، وتقنية PTRS، وقناع اللحام، والطلاء بالذهب، وتقنية HASL، ورمز الحرير، والاختبار.
بالمقارنة مع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، IC يشبه، في الواقع، ناطحة سحاب أو مبنى شاهق، يضم طابقًا للمتاجر، وطابقًا للضباط، وطابقًا للكافتيريا، وموقفًا للسيارات تحت الأرض. وهو متكامل تمامًا في التصميم.
في تصميم الدوائر المتكاملة، يتمحور كل شيء حول عزل الوظائف وفعالية التوصيل. على سبيل المثال، تُعزل الدوائر الرقمية والدوائر الاصطناعية. يُفصل خط الطاقة عن خط التأريض. وتقع دائرة الاستشعار في زاوية بعيدة عن نظام التحكم المنطقي. هناك عدة طبقات بتصاميم وتصاميم متنوعة. على سبيل المثال، يُستخدم الترانزستور القابل للطي لتوفير المساحة ومقاومة البوابة في الدوائر منخفضة الضوضاء. كما يوجد تصميم على شكل حرف H لطبقة واحدة. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز مصاعد لنقل البيانات إلى وجهات مختلفة لتسريع عملية النقل. تُستخدم أسلاك عالية السرعة للتوصيل بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة.
تعرف بوضوح على طرق التصنيع المختلفة بين IC وPCB
تصنيع الدوائر المتكاملة
تصنيع الدوائر المتكاملة (IC) يتم عن طريق ربط جميع الأسلاك والمكونات اللازمة، مثل الترانزستورات والمقاومات والمكثفات، على شريحة أو عدة شرائح صغيرة من أشباه الموصلات، ثم تغليفها في غلاف مصغر. تعمل هذه الشريحة كهيكل دائرة جزئي.
على وجه الخصوص، هناك أنواع عديدة من العبوات. سنتحدث فيما يلي عن بعض أنواع العبوات الشائعة.
- حزمة DIP (حزمة مزدوجة الخط): استُخدمت هذه الحزمة في الدوائر المتكاملة في بداياتها. تُوصل أطرافها من جانبي الحزمة، بشكل رأسي أو رأسي مزدوج.
- علبة PLCC (حاملة شرائح LED بلاستيكية): هذه العلبة مربعة الشكل، مزودة بدبابيس من جميع الجوانب. وهي أصغر بكثير من علبة DIP. بفضل صغر حجمها وموثوقيتها العالية، تُعد علبة PLCC مناسبة لتقنية التركيب السطحي للوحات الدوائر المطبوعة.
- حزمة SOP (حزمة صغيرة الحجم): هذه الحزمة مصممة لتقنية التركيب السطحي للوحات الدوائر المطبوعة. يوجد الدبوس على جانبي الهيكل الرئيسي، ويتخذ شكل حرف L. بفضل تباعد الدبابيس الصغير، تُعد حزم SOP مناسبة للوحات الدوائر المطبوعة الصغيرة وعالية الكثافة.
- عبوة PQFP (عبوة بلاستيكية مربعة مسطحة): هذه العبوة رقيقة ومسطحة. الدبابيس المحيطة بها على شكل حرف L أو حرف T. تناسب عبوة PQFP لوحات الدوائر المطبوعة المصغرة HDI مع تبديد حراري جيد.
- عبوة BQFP (عبوة مسطحة بأربعة جوانب مع وسادة): هذه العبوة مُطوّرة من عبوة QFP. زواياها الأربع مُبطّنة ضد التشوه وانحناء الدبوس أثناء النقل.
- عبوة QFN (عبوة مسطحة بدون دبابيس رباعية الجوانب): صُممت هذه العبوة بحيث تحتوي على نقاط تلامس للأقطاب الكهربائية على أربعة جوانب. بدون دبابيس، تكون مساحة التركيب التي تشغلها أصغر من QFP، بينما يكون ارتفاعها أقل من QFP. مع ذلك، يُسبب تلامس القطب الكهربائي ثقلًا أكبر، لذا يجب توفير حماية كافية أثناء الشحن لمسافات طويلة.
- بغا حزمة (حزمة مصفوفة شبكة كروية): أحد جانبي هذه الحزمة مُثبّت بكرة محدبة كروية في ترتيب مصفوفة. تتميز هذه الحزمة بكفاءتها في تبديد الحرارة الكهربائية، وتأخر أقل في نقل الإشارة، وموثوقيتها العالية.
بالإضافة إلى طرق التعبئة والتغليف الشائعة المذكورة أعلاه، هناك طرق تعبئة وتغليف مفيدة أخرى لمتطلبات معينة، مثل التعبئة والتغليف من نوع TO والتعبئة والتغليف من نوع MCM.
بب الجمعية
بعد الانتهاء من عملية الطباعة المذكورة في الجزء الأول، سنبدأ بتجميع لوحة الدوائر المطبوعة حسب المكونات. تتضمن تقنية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة التجميع عبر الثقوب، والتجميع السطحي، والخليط.
- تجميع الفتحة العابرة: كما هو اسمه، تُدخل أسلاك المكوّن عبر الفتحة المحفورة في لوحة الدوائر المطبوعة، ثم تُلحم على الجانب الآخر. تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع منذ عقود، وهي معروفة باتساق توصيلاتها. ومع ذلك، من خلال ثقب تتطلب المكونات عادةً مساحة أكبر على لوحة الدوائر المطبوعة، مما يجعلها غير مناسبة للوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة. لذلك، تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة ذات التجميع عبر الثقوب عادةً في الإلكترونيات القديمة، وإلكترونيات الطاقة، والأجهزة التي تتطلب توصيلات ميكانيكية قوية.
- مجموعة التركيب السطحي: مع تقنية التركيب السطحييُسمح بتركيب المكونات مباشرةً على اللوحة ولحامها بالمسار باستخدام عملية لحام إعادة التدفق. علاوة على ذلك، تتميز مكونات تقنية التركيب السطحي (SMT) بصغر حجمها، مما يسمح بتركيبها على جانبي لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). لذلك، تُفضل هذه التقنية عند تجميع لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة والأجهزة الكهربائية المدمجة. يُعد التجميع السطحي حاليًا تقنية رئيسية في السوق نظرًا لتوفيره للمساحة وأدائه الكهربائي الممتاز.
- مزيج: يُعدّ الجمع بين تقنية التثبيت بالثقب والتركيب السطحي (SMT) حلاًّ مهماً أيضاً لبعض الطلبات الخاصة في مراكز التجميع. بمعنى آخر، تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة النهائية على مكونات تثبيت بالثقب والتركيب السطحي. يُمهّد هذا الحل المرن الطريق للوحات الدوائر المطبوعة المعقدة، ويُلبّي احتياجات السوق النهائية بكفاءة.
فهم تطبيقات IC و PCB
كدائرة وظيفية، يمكن تطبيق الدائرة المتكاملة مباشرةً على لوحة الدوائر المطبوعة، مما يُحسّن من خصائصها المدمجة وموثوقيتها. وتُستخدم الدوائر المطبوعة المزودة بالدائرة المتكاملة في العديد من الصناعات عالية التقنية، مثل السيارات الذكية، وإنترنت الأشياء، والتكنولوجيا الطبية الذكية، والاتصالات، والذكاء الاصطناعي.
مطعم الوجبات الجاهزة
باختصار، تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) المزودة بالدوائر المتكاملة (IC) أساس التكنولوجيا الحديثة، وتُستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات، وتلعب دورًا هامًا في تنمية المجتمع.
