تقنية وتكنولوجيا

ما هي لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)؟ – التقنية اليوم


ما هي لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)؟

لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) عبارة عن هيكل لتجميع المكونات الإلكترونية ووصلاتها في دائرة موحدة تسمح للتيار الكهربائي بالمرور بين المكونات. عادة ما تكون اللوحة الأساسية لثنائي الفينيل متعدد الكلور مصنوعة من مادة صلبة غير موصلة، على الرغم من أنه يمكن أيضًا بناؤها على قاعدة مرنة أو على قاعدة مكونة من مواد صلبة ومرنة. يتم توصيل المكونات الإلكترونية مثل الثنائيات والمحاثات والترانزستورات بلوحة الدائرة، كما تقوم الآثار (القنوات الكهربائية) بتوصيل المكونات.

تدعم لوحات الدوائر المطبوعة الأجهزة الإلكترونية بكافة أنواعها وأحجامها. على سبيل المثال، تحتوي العديد من المنتجات الاستهلاكية على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية والساعات الذكية، بالإضافة إلى الأجهزة وأنظمة الترفيه وأجهزة إنترنت الأشياء. تعمل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا على تشغيل أنظمة الاتصالات والملاحة وتوجد في المعدات الصناعية والطبية والسيارات والطائرات والسفن البحرية.

لوحة الدوائر المطبوعة هي اللوحة الأساسية لتجميع المكونات الإلكترونية واتصالاتها لدعم العديد من أنواع الأجهزة الإلكترونية.

طبقات لوحات الدوائر المطبوعة

يمكن أن يكون ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذو طبقة واحدة أو طبقة مزدوجة أو متعدد الطبقات. تُستخدم عادةً مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادية الطبقة للأجهزة الإلكترونية البسيطة مثل الأجهزة المنزلية، في حين تميل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات إلى تصنيع أجهزة أكثر تعقيدًا، مثل بطاقات رسومات الكمبيوتر واللوحات الأم. تسمح مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مزدوجة الطبقة بكثافة أكبر من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادية الطبقة وتستخدم للأجهزة الإلكترونية مثل لوحات عدادات السيارات أو إضاءة LED، على سبيل المثال.

مثال على بطاقة رسومات الكمبيوتر للوحة الدوائر المطبوعة
تعد بطاقات رسومات الكمبيوتر مثالاً على لوحات الدوائر المطبوعة.

يعتمد عدد طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عادةً على عدد الطبقات الموصلة. ومع ذلك، يتضمن ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا أنواعًا أخرى من الطبقات، والتي يتم تصفيحها معًا في أنماط متناوبة من المواد الموصلة والعازلة. تحتوي مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور اليوم دائمًا على الأنواع الأربعة التالية من الطبقات:

  • المادة المتفاعلة. هذه هي الطبقة الأساسية، أو الأساسية. وهي عادةً ما تكون مادة عازلة صلبة مثل FR-4، وهو مركب من الألياف الزجاجية/الإيبوكسي. في بعض الحالات، تكون الركيزة عبارة عن مادة مرنة، عادةً ما تكون بلاستيكية، ويمكن طيها أو ثنيها لتلائم متطلبات المساحة. يمكن للركائز المرنة أيضًا أن تتحمل درجات الحرارة المرتفعة والظروف القاسية الأخرى. تستخدم بعض مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مزيجًا من المواد الأساسية الصلبة والمرنة.
  • موصل. عادة ما تكون هذه الطبقة مصنوعة من طبقة رقيقة من النحاس. على ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادي الجانب (أو طبقة واحدة)، توجد طبقة موصلة واحدة مغلفة بالركيزة. على ثنائي الفينيل متعدد الكلور (أو طبقة مزدوجة)، توجد طبقتان موصلتان، واحدة على كل جانب من الركيزة. يتناوب ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات بين الطبقات الأساسية والموصلة.
  • قناع اللحام. الطبقة الموصلة مغطاة بقناع لحام، وهي مادة غير موصلة تعطي مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور لونها الأخضر، على الرغم من إمكانية استخدام ألوان أخرى. يعمل قناع اللحام كعازل للآثار الأساسية المحفورة في المادة الموصلة. يتم تطبيق قناع اللحام أيضًا على الجزء السفلي من PCB أحادي الجانب.
  • بالشاشة الحريرية. هذه الطبقة هي ببساطة الملصق الذي يتم تطبيقه على PCB بعد إضافة جميع الطبقات الأخرى. يمكن أن تتضمن العلامات أرقامًا أو أحرفًا أو رموزًا أو معلومات أخرى تشير إلى الوظائف المختلفة لكل نقطة اتصال. عادةً ما تكون الملصقات باللون الأبيض، ولكن يمكن استخدام ألوان أخرى.

يتكون ثنائي الفينيل متعدد الكلور من مزيج من هذه الأنواع الأربعة من الطبقات. يختلف المزيج وتنظيمه حسب غرض ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يشتمل PCB أحادي الطبقة على واحدة من كل طبقة من هذه الطبقات الأربع. يشتمل PCB ثنائي الطبقة على ركيزة واحدة، ولكن اثنتين من كل نوع من الطبقات الأخرى. سوف يحتوي ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات على مزيج من الطبقات الموصلة وغير الموصلة، على الرغم من أن التنظيم الدقيق يمكن أن يختلف. في بعض الحالات، قد يستخدم PCB متعدد الطبقات أيضًا التقوية المسبقة كطبقة. Prepreg عبارة عن مادة عازلة تقع بين طبقتين أساسيتين أو بين طبقتين أساسيتين وطبقة موصلة.

DIMM (وحدة الذاكرة المضمنة المزدوجة) على لوحة الدوائر المطبوعة
تحتوي وحدات DIMM على العديد من شرائح ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الموجودة على لوحة دوائر مطبوعة صغيرة تتصل باللوحة الأم للكمبيوتر.

مكونات لوحة الدوائر المطبوعة

تستخدم مكونات PCB إحدى طريقتين للاتصال باللوحة: من خلال الفتحة أو التثبيت على السطح. تحتوي المكونات عبر الفتحة على أسلاك توصيل (أسلاك توصيل) يتم توصيلها بفتحات موجودة في اللوحة. يتم لحام الخيوط على الجانب الآخر من اللوحة. يتم لحام المكونات المثبتة على السطح مباشرة على نفس الجانب من اللوحة. تميل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور اليوم إلى تفضيل المكونات المثبتة على السطح لأنها تتطلب مساحة أقل وأكثر كفاءة، على الرغم من صعوبة تجميعها.

تتصل مكونات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ببعضها البعض عبر التتبع، مما يسهل الاتصالات بين المكونات. يتم إنشاء الآثار من الطبقة الموصلة من خلال عملية تسمى النقش، والتي تزيل كل النحاس من الطبقة الموصلة باستثناء ما هو مطلوب للآثار.

يمكن أن يشتمل ثنائي الفينيل متعدد الكلور على مجموعة من المكونات، والتي تختلف وفقًا للغرض من اللوحة. تتضمن بعض أنواع المكونات الأكثر شيوعًا ما يلي:

  • بطارية. يوفر الجهد الكهربائي لدائرة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، على الرغم من أن العديد من ثنائي الفينيل متعدد الكلور يتلقى طاقته من مصادر خارجية.
  • مكثف. يحمل الشحنة الكهربائية ثم يطلقها عند الحاجة إليها في دائرة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
  • الصمام الثنائي. يضمن أن التيار يتدفق في اتجاه واحد فقط، ويمنعه من التدفق في الاتجاه الخاطئ.
  • اداة الحث. يقوم بتخزين الطاقة على شكل مجال مغناطيسي، والذي يمكن أن يساعد في التحكم في التقلبات في التيار الكهربائي المتدفق عبر PCB.
  • المقاوم. يحد أو ينظم تدفق التيار الكهربائي في دائرة ثنائي الفينيل متعدد الكلور عن طريق توليد مقاومة لتدفق التيار.
  • المستشعر. يكتشف المدخلات من البيئة المادية – مثل الاهتزاز أو الحركة أو التسارع أو ضوء الأشعة تحت الحمراء – ويستجيب لهذا الإدخال عن طريق توليد إشارة مقابلة.
  • يُحوّل. يقوم بتشغيل أو إيقاف التيار أثناء مروره عبر دائرة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
  • الترانزستور. يعمل على تضخيم أو تبديل الإشارة الإلكترونية التي تمر عبر دائرة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

تلتزم العديد من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور اليوم بتصميم التوصيل البيني عالي الكثافة (HDI)، والذي يشتمل على كثافة أسلاك أعلى من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التقليدية. تتطلب لوحات دوائر HDI مساحة أقل ويمكنها استيعاب المزيد من المكونات. يتيح التصميم أيضًا إمكانية إنشاء مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أكثر إحكاما، والتي تزن أقل وتتطلب مواد أقل. يعد تصميم HDI مناسبًا تمامًا لحالات الاستخدام حيث تعد المساحة عاملاً مهمًا، مثل الهواتف الذكية أو الأجهزة المنزلية أو الغرسات الطبية.

تعلم الأنواع الرئيسية لأجهزة الخادم وإيجابياتها وسلبياتها واستكشاف الاختلافات بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات وDPU.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى