ما هي لوحة PCB: دليل شامل للمبتدئين

ما هي لوحة PCB؟?

تشير لوحة PCB إلى لوحة توفر اتصالاً كهربائيًا لمكونات مختلفة باستخدام الأسلاك والموصلات وتوفر أيضًا دعمًا ميكانيكيًا للمكونات المثبتة على السطح والمقابس.

تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) على مسارات نحاسية دقيقة محفورة بدقة في مادة الركيزة العازلة، مثل الألياف الزجاجية أو الإيبوكسي المركب. تشكل هذه المسارات النحاسية التوصيلات بين المكونات على اللوحة . تستخدم عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة تقنية الطباعة الضوئية لطباعة الدائرة بدقة على اللوحة. بعد تصنيع اللوحة، يمكن لحام المكونات الإلكترونية على نقاط التوصيل النحاسية لتشكيل دائرة كاملة. توفر لوحة الدوائر المطبوعة التوصيلات بين هذه المكونات المركبة وتدمجها في نظام إلكتروني متكامل.

على الرغم من أن لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) موجودة في جميع الأجهزة الإلكترونية تقريبًا اليوم، إلا أن المصطلح يشير تحديدًا إلى اللوحة الفارغة الخالية من أي مكونات. وعندما تُلحم المكونات على لوحة الدوائر المطبوعة، يُوصف المنتج الناتج بدقة أكبر بأنه مجموعة دوائر مطبوعة (PCA) أو مجموعة لوحات دوائر مطبوعة (PCBA).

أنواع لوحة PCB

لوحة PCB أحادية الجانب

يشير هذا المصطلح إلى لوحة دوائر مطبوعة مصنوعة من طبقة واحدة، حيث تُثبّت جميع الدوائر والمكونات على جانب واحد فقط. تتميز لوحات الدوائر المطبوعة أحادية الجانب ببساطة التصميم وعملية التصنيع، وكفاءة الإنتاج العالية، وانخفاض التكلفة، وتعدد استخداماتها.

لوحة PCB مزدوجة الجوانب

كما يوحي اسمها، تشير لوحة الدوائر المطبوعة ثنائية الجوانب إلى لوحة تُركّب عليها المكونات الإلكترونية على كلا جانبيها. وهناك طريقتان لتجميع هذه المكونات: تقنية التركيب السطحي (SMT) وتقنية التركيب عبر الثقوب (THT). تُستخدم هذه التقنية عادةً في التطبيقات التي تتطلب دوائر أكثر تعقيدًا، مثل إضاءة LED، وآلات البيع، وأنظمة التحكم الصناعية، وغيرها.

لوحة PCB متعددة الطبقات

تتكون لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات من ثلاث طبقات أو أكثر، وذلك حسب التطبيق والاحتياجات. يمنح هذا النوع من لوحات الدوائر المطبوعة المصممين مرونة أكبر بكثير لتصميمات معقدة، ولذلك نجدها في الأجهزة الكهربائية المتطورة مثل الأجهزة الطبية، وأنظمة تخزين البيانات، وتقنية تحديد المواقع العالمية (GPS)، وغيرها من التطبيقات المتقدمة. وجود طبقات موصلة متعددة يعني أن المكونات والمسارات يمكن أن تتقاطع دون حدوث تماس كهربائي، مما يتيح تصميمات أكثر كثافة. لذا، عندما تحتاج إلى لوحة عالية الأداء لتلبية متطلبات كهربائية عالية، فإن اللوحات متعددة الطبقات هي الخيار الأمثل.

لوحة PCB صلبة

تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة نوعًا شائعًا من لوحات الدوائر المطبوعة ، وهي مصنوعة من مادة أساسية قوية. تتميز هذه اللوحات بمرونة عالية وقدرة منخفضة على الانحناء، مما يُطيل عمر المكونات الإلكترونية المستخدمة فيها. إضافةً إلى ذلك، تُصدر هذه اللوحات ضوضاء إلكترونية منخفضة، مما يُساهم في تقليل الأثر البيئي السلبي إلى حدٍ ما. تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة بشكل أساسي في تطبيقات مثل الأقمار الصناعية والسيارات والفضاء، وغيرها.

لوحة PCB مرنة

على عكس لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة، تُصنع لوحات الدوائر المطبوعة المرنة من مواد قابلة للانحناء بسهولة، ولكنها عادةً ما تكون أغلى تكلفةً في التصنيع. تتميز لوحات الدوائر المطبوعة المرنة بالعديد من المزايا، أبرزها مرونتها. إذ يمكن طيها على الحواف أو الزوايا، وبفضل مرونتها، يمكن للوحة واحدة تغطية مساحات قد تتطلب عدة لوحات صلبة. إضافةً إلى ذلك، تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة المرنة مساحة تجميع أقل، وهي مناسبة للتطبيقات التي يُعد فيها الوزن والمساحة عاملين مهمين.

جامد فليكس ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تجمع الدوائر المرنة الصلبة بين مزايا لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة، وتُصنع عن طريق توصيل طبقات متعددة من لوحات الدوائر المطبوعة المرنة بطبقات لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة. بالمقارنة مع اللوحات الصلبة أو المرنة، تحتوي اللوحات المرنة الصلبة على عدد أقل من المكونات الإلكترونية ولا تتطلب موصلات أو رؤوس توصيل أو وصلات ضغط، مما ينتج عنه حجم ووزن أصغر للوحة الدوائر المطبوعة. غالبًا ما تجد لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة في أجهزة مثل الهواتف المحمولة والكاميرات الرقمية وأجهزة تنظيم ضربات القلب.

لوحة PCB مدعومة بالألمنيوم

تشير لوحات الدوائر المطبوعة المدعومة بالألومنيوم إلى تلك التي تستخدم ركائز من الألومنيوم أو النحاس، بينما تُصنع معظم لوحات الدوائر المطبوعة عادةً من الألياف الزجاجية. تتميز هذه اللوحات بعدة مزايا: أولًا، تتمتع بكفاءة حرارية أفضل، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لبعض المشاريع ذات الدوائر الأكثر تعقيدًا، حيث يمكنها تبديد الحرارة من الدائرة بسهولة وفعالية حتى بعد التشغيل لفترات طويلة. ثانيًا، تتميز لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من الألومنيوم بمتانة أكبر، إذ تتمتع بعمر أطول مقارنةً بلوحات الألياف الزجاجية. ثالثًا، هي غير ضارة بالبيئة، فصفائح الألومنيوم غير سامة وصديقة للبيئة، وسهلة إعادة التدوير.

Tتطبيقات لوحة PCB

الأجهزة الطبية

من أجهزة تنظيم ضربات القلب، والكاميرات الصغيرة المستخدمة في الجراحات طفيفة التوغل، إلى المعدات الطبية الكبيرة مثل أجهزة الأشعة السينية وأجهزة التصوير المقطعي المحوسب، تلعب لوحات الدوائر المطبوعة دورًا هامًا. على سبيل المثال، يمكن استخدام لوحات الدوائر المطبوعة المرنة والصلبة المرنة، وهي صغيرة الحجم وخفيفة الوزن وعالية الكثافة، في تصنيع أجهزة طبية أصغر حجمًا وأخف وزنًا. وبالنسبة لبعض الأجهزة الطبية المعقدة، تُعد لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة خيارًا مثاليًا بشكل خاص.

فضاء

مع تطور تكنولوجيا الطيران، يتزايد الطلب على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) المستخدمة في الطائرات والأقمار الصناعية والطائرات بدون طيار وغيرها من إلكترونيات الطيران. في هذه التطبيقات، تُستخدم غالبًا لوحات الدوائر المطبوعة صغيرة الحجم والتي تدعم دوائر معقدة. من بين أكثرها شيوعًا لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة والصلبة المرنة، والتي تُستخدم في لوحات العدادات، وأنظمة التحكم في الطيران، وإدارة الطيران، وأنظمة السلامة. تصميمها الصغير وخفيف الوزن يُقلل من الوزن الإجمالي للمعدات، مما يُقلل من استهلاك الوقود.

الأجهزة الإلكترونية

تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) بشكل شائع في الأجهزة الإلكترونية المنزلية والمكتبية، مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون والأجهزة المنزلية وأنظمة الترفيه وغيرها. تتطلب هذه المنتجات معايير عالية فيما يتعلق بموثوقيتها ووزنها الخفيف وأدائها في تبديد الحرارة.

معدات صناعية

تُدار معظم المعدات الصناعية اليوم إلكترونيًا، مما أدى إلى تزايد الطلب على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) في جميع أنحاء الصناعة. تتطلب معدات مثل معدات التصنيع، ومعدات القياس، ومعدات الطاقة، والروبوتات، لوحات الدوائر المطبوعة. ولأن المعدات الصناعية تعمل عادةً في بيئات قاسية، يجب أن تكون لوحات الدوائر المطبوعة المستخدمة في البيئات الصناعية متينة بما يكفي لتحمل التحفيز الكيميائي، والصدمات الفيزيائية، ودرجات الحرارة المرتفعة، وغيرها من العوامل الضارة.

الإضاءة

بفضل كفاءتها العالية في استخدام الطاقة وعمرها الأطول، أصبحت الثنائيات الباعثة للضوء أكثر وأكثر شعبية في الأسواق المختلفة، مما يؤدي إلى زيادة استخدام لوحات PCB LED، وخاصة لوحة PCB ذات الظهر الألومنيوم مع تبديد أفضل للحرارة مقارنة بأنواع أخرى من لوحات PCB.

العسكرية والدفاع

تُعدّ المعدات العسكرية والدفاعية جزءًا لا يتجزأ من لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs)، وهي ضرورية للمركبات وأجهزة الكمبيوتر والاتصالات ومعدات المراقبة. يجب أن تكون لوحات الدوائر المطبوعة المستخدمة في هذا المجال متينة وموثوقة للغاية، وأن تتحمل درجات الحرارة والظروف الجوية القاسية.

كيفية تصنيع لوحة PCB؟

• الخطوة 1 - تصميم لوحة PCB

قبل التصنيع، نحتاج أولًا إلى تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بناءً على متطلبات المشروع. عادةً ما يُنجز التصميم باستخدام برامج حاسوبية مثل Altium Designer وOrCAD وPads وغيرها. وبعد الانتهاء من التصميم، نحتاج إلى تحويله إلى صيغة Gerber التي تتضمن معلومات مهمة مثل أنماط الحفر، والآبار، ورموز المكونات.

• الخطوة الثانية - طباعة التصميم

نستخدم طابعة خاصة تُسمى الراسمة لطباعة تصميم لوحة الدوائر المطبوعة. تتميز هذه الراسمة بدقة عالية تُمكّنها من عرض تفاصيل وطبقات لوحات الدوائر، مما يُساعد المُصنّعين على تصويرها. يظهر على الفيلم لونان: حبر شفاف وحبر أسود. بالنسبة للطبقات الداخلية، يُمثل الحبر الشفاف المناطق غير الموصلة، بينما يُمثل الحبر الأسود مسارات ودوائر النحاس الموصلة. أما بالنسبة للطبقات الخارجية، فيكون المعنى مُعاكسًا.

• الخطوة 3- إزالة النحاس

لمواصلة تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة، يجب إزالة النحاس الزائد من الطبقات الداخلية باستخدام مذيب النحاس، مع الحفاظ على النحاس المطلوب سليمًا. قد تختلف كمية مذيب نقش النحاس المستخدم، فعلى سبيل المثال، تتطلب لوحة الدوائر المطبوعة الكبيرة استخدام نحاس أكثر ووقتًا أطول.

• الخطوة 4 - محاذاة الطبقة

في هذه الخطوة، تنتقل لوحة الدوائر المطبوعة إلى الخطوة التالية: محاذاة الطبقات. يجب محاذاة الطبقتين الداخلية والخارجية باستخدام آلة ثقب بصرية تُمرر دبوسًا عبر الثقوب لمحاذاة طبقات لوحات الدوائر المطبوعة.

• الخطوة 5 – التفتيش

لا يُمكن تصحيح أخطاء الطبقات الداخلية عند تجميعها، لذا يُعدّ الفحص خطوةً بالغة الأهمية. يُستخدم جهاز الفحص البصري الآلي لضمان عدم وجود أي عيب في الألواح. باستخدام مستشعر ليزر، يقوم الجهاز بمسح الطبقات بدقة ويُنتج صورة رقمية لمقارنتها بملف Gerber الأصلي. في حال وجود أي تناقض أثناء العملية، يُقدّم الجهاز المقارنة لنتمكن من معرفة المزيد من التفاصيل.

• الخطوة 6- تغليف الطبقات

أولاً، تُثبّت الطبقات معًا باستخدام مشابك معدنية، وتُوضع طبقة البري بريج على حوض المحاذاة. ثم تُغطى طبقة الركيزة بالبريب بريج قبل وضع طبقات رقائق النحاس. وتُغطى المزيد من صفائح البري بريج فوق طبقة النحاس. وأخيرًا، تُكمل رقائق الألومنيوم ولوحة ضغط النحاس الرصة.

• الخطوة 7 - الضغط على الطبقات

من أجل الضغط على هذه الطبقات، يجب ثقب الدبابيس من خلال الطبقات للحفاظ على محاذاتها، ثم تقوم آلات الضغط بتطبيق الحرارة والضغط على الطبقات لإذابة الإيبوكسي داخل المادة المسبقة التشريب لدمج الطبقات معًا.

• الخطوة 8 - الحفر

قبل الحفر، نستخدم أجهزة الأشعة السينية لتحديد مواقع الحفر، ثم نستخدم المثقاب الموجه حاسوبيًا لعمل ثقوب في كل طبقة. بعد الانتهاء من الحفر، تتم إزالة السلك النحاسي الزائد على حافة اللوحة باستخدام أداة تحديد الخطوط.

• الخطوة 9 - الطلاء

بعد الحفر، تُطلى لوحة الدوائر المطبوعة. نستخدم الترسيب الكيميائي لدمج جميع الطبقات معًا، ثم تُنظف اللوحة جيدًا باستخدام محاليل كيميائية أخرى تُغطي سطحها بطبقة رقيقة (حوالي ميكرون واحد) من النحاس، والتي تُدخل في الثقوب المحفورة.

• الخطوة 10 - تصوير الطبقة الخارجية

في هذه الخطوة، نُطبّق طبقة من مادة مقاومة للضوء على الطبقة الخارجية قبل التصوير. خلال العملية، يجب مراعاة أن تكون في غرفة معقمة لعزل الملوثات عن سطح الطبقة. ثم نستخدم الأشعة فوق البنفسجية لتصلب مادة مقاومة الضوء، مع إزالة أي مادة مقاومة للضوء غير مرغوب فيها.

• الخطوة 11 - الطلاء

كما فعلنا في الخطوة 9، نحتاج إلى طلاء اللوحة بطبقة نحاسية رقيقة. بعد ذلك، تُطلى اللوحة بقصدير رقيق. خلال هذه العملية، يمكننا إزالة النحاس غير المرغوب فيه وحماية نحاس الطبقة الخارجية من التآكل في الخطوة التالية.

• الخطوة 12 - النقش

باستخدام المحلول الكيميائي، يُمكننا إزالة النحاس غير المرغوب فيه في هذه الخطوة، مع بقاء النحاس المطلوب، المحمي بالقصدير، كما هو. تُمكّن هذه الخطوة من تحديد مناطق التوصيل والوصلات في لوحات الدوائر المطبوعة.

• الخطوة 13 - تطبيق قناع اللحام

قبل وضع قناع اللحام، يجب تنظيف جانبي اللوحة. ثم يُغطى بحبر قناع اللحام الإيبوكسي. ثم يُسلط ضوء الأشعة فوق البنفسجية لإزالة قناع اللحام غير المرغوب فيه، ويُخبز قناع اللحام المطلوب في الفرن ليجف.

• الخطوة 14 - الطباعة الحريرية

في هذه الخطوة، سنطبع معلومات مهمة على اللوحة، وهي خطوة بالغة الأهمية. وبعد اكتمالها، تنتقل لوحة الدوائر المطبوعة إلى مرحلة الطلاء والمعالجة النهائية.

• الخطوة 15 - الانتهاء من السطح

وفقًا لمتطلبات مختلفة، يمكن طلاء لوحة PCB بطبقة نهائية قابلة للحام مما يمكن أن يحسن جودة اللحام.

• الخطوة 16 - الاختبار

قبل تسليم لوحة PCB للعملاء، يلزم إجراء اختبار كهربائي على اللوحة لاختبار وظائف لوحات PCB والتأكد من أنها تتبع التصميم الأصلي.

Working مع MOKO لمشاريع لوحة PCB الخاصة بك

يُعد تصميم وإنتاج لوحة الدوائر المطبوعة عمليةً معقدةً للغاية. ولضمان جودة اللوحة، من الضروري ضمان جودة عالية في كل وصلة، لأن أي خطأ في أي وصلة سيؤدي إلى تعطل اللوحة بأكملها. لذلك، من الضروري جدًا العثور على مورد متخصص.

شركة موكو تكنولوجي، الشركة الرائدة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) في الصين، تُقدم لوحات دوائر مطبوعة عالية الجودة لعملائها منذ 17 عامًا. خبرتنا الواسعة تُمكّننا من التعامل مع مختلف مشاريع لوحات الدوائر المطبوعة، والأهم من ذلك، حصولنا على شهادات ISO9001:2015 وISO14001 وISO13485 وROHS وBSCI وUL، مما يضمن جودة لوحات الدوائر المطبوعة التي نقدمها. تبلغ الطاقة الإنتاجية اليومية لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة في موكو 1000 متر مربع، ويمكن أن يصل إجمالي التجميع إلى 100,000,000 مليون وحدة شهريًا، مما يضمن تسليم لوحات الدوائر المطبوعة إليكم في وقت قياسي. إذا كنتم تبحثون عن شركة تصنيع لوحات دوائر مطبوعة تُلبي احتياجاتكم من حيث الجودة والسعر، فإن موكو هي خياركم الأمثل.