الدوائر المطبوعة الصلبة

ما هو اللوحة الدوائر الجامدة (Rigid PCB)؟

لوحة دوائر مطبوعة صلبة هي لوحة دوائر مطبوعة تُصنع باستخدام ركائز عازلة صلبة مثل ركيزة القماش الزجاجي المشربة براتنج الإبوكسي FR-4، أو ركيزة الورق الفينولي، أو الركيزة الخزفية كنواة. ولها شكل ثابت وصلابة عالية ولا يمكن ثنيها أو طيّها. وهي حاليًا النوع الأكثر انتشارًا من لوحات الدوائر المطبوعة. وتتميز خصائصها الفيزيائية بالثبات، ولا تمتلك أي مرونة في درجة حرارة الغرفة. ويمكنها توفير دعم متين للمكونات. والركيزة السائدة هي FR-4، والتي تمتلك عملية ناضجة وتكلفة قابلة للسيطرة. في سيناريوهات الجودة العالية، يتم استخدام الأساسات الصلبة السيراميكية أو البولي أميد المعدلة لتلبية متطلبات التوصيل الحراري العالي والتردد العالي. الهيكل يغطي لوحات ذات جانب واحد لوحات مزدوجة الجانب واللوحات متعددة الطبقات ، ويمكن تحقيق الترابط بين الطبقات من خلال القنوات المعدنية. انها متوافقة مع تصاميم الدوائر المعقدة، لديها عملية إنتاج موحدة وتدعم التقليدية تقنيات التجميع ذات معدل إنتاجية عالية.

يمكن تصنيف أنواع لوحات الدوائر الصلبة بناءً على الأبعاد مثل عدد الطبقات الهيكلية ومواد الروك والخصائص التطبيقية. التصنيفات الأساسية هي كما يلي:

تصنيف حسب عدد الطوابق الهيكلية

· لوحة واحدة

يحتوي على جانب واحد فقط بدارات من رقائق النحاس الموصلة، والجانب الآخر مصنوع من مادة القاعدة. ويتميز ببنية بسيطة وأقل تكلفة، ويناسب الأجهزة منخفضة الطاقة ذات الدارات البسيطة (مثل أجهزة التحكم عن بعد، دوائر الألعاب) ألواح المحولات الكهربائية)

· لوحة دوائر ثنائية الوجهين

كلا الجانبين يحتويان على دوائر من رقائق النحاس، وتُحقَق الاتصالات بين الطبقات من خلال الثقوب المعدنية. وتعتبر تعقيد الدارة أعلى من الألواح أحادية الوجه، لكن التكلفة معتدلة. وتُستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية (وسائد شحن الهواتف المحمولة)، وأجهزة الاستشعار في أنظمة التحكم الصناعية، وحالات أخرى.

· اللوح متعدد الطبقات

يحتوي على 3 طبقات موصلة أو أكثر (غالبًا 4 أو 6 أو 8 طبقات، وتصل إلى 40 طبقة في الموديلات المتطورة)، وتُلصَق الطبقات بوساطة ركائز عازلة. وتُقسَم الثقوب إلى ثقوب عابرة، وثقوب عمياء، وثقوب مطمورة، مما يسمح بالوصل عالي الكثافة، ويناسب الدارات المعقدة (مثل لوحات الأم في الحواسيب، ووحدات التحكم الإلكترونية في السيارات، واللوحات الرئيسية في المعدات الطبية).

مصنف حسب مادة القاعدة

· لوحة دوائر FR-4

مادة القاعدة هي راتنجات الإيبوكسي المدعمة بألياف الزجاج (FR-4)، والتي تتميز بعازلية ممتازة، ومقاومة للحرارة، وقوة ميكانيكية عالية، مع تكلفة قابلة للتحكم. وتشكل أكثر من 90٪ من سوق اللوحات الصلبة، وهي مناسبة للتطبيقات الرئيسية مثل الإلكترونيات الاستهلاكية، والتحكم الصناعي، والسيارات. مجالات مثل الإلكترونيات الاستهلاكية، والتحكم الصناعي، والسيارات.

· لوحة دوائر فينولية ورقية (FR-1/FR-2)

مادة القاعدة هي راتنج الفينول وألياف الورق، وتتميز بتكلفة منخفضة ولكنها ذات مقاومة حرارية وضعف في القوة الميكانيكية، وتُستخدم فقط في الأجهزة منخفضة التكلفة (مثل الراديو التقليدي، ولوحات تحكم الأجهزة المنزلية البسيطة).

· لوحة دوائر خزفية

مادة القاعدة هي السيراميك أكسيد الألومنيوم ونتريد الألومنيوم، والتي تتمتع بموصلية حرارية ممتازة، وعازلية عالية، ومقاومة للحرارة العالية. وهي مناسبة للتطبيقات عالية القدرة وعالية التردد (مثل محطات شحن المركبات الكهربائية الجديدة والمعدات الجوية والفضائية). محطات شحن المركبات الكهربائية الجديدة والمعدات الجوية والفضائية).

· لوحة دوائر ذات قاعدة معدنية (قاعدة ألومنيوم/قاعدة نحاس)

المواد الأساسية هي لوحة معدنية (ألمنيوم/نحاس) + طبقة عازلة + رقائق نحاس. أداء تبديد الحرارة الخاص بها يفوق بكثير الألياف الزجاجية FR-4 العادية، وتُعرف أيضًا بـ"لوحة الدوائر الكهربائية المخصصة لتبديد الحرارة". وتُستخدم في إضاءة الـLED، ومضخّمات الطاقة ومضخّمات الصوت، ومحولات التردد للتحكم الصناعي.

مصنفة حسب سماكة النحاس/خصائص الأداء

· لوحة دوائر كهربائية بنحاس قياسي السماكة

سماكة رقائق النحاس ≤ أونصة واحدة (35 ميكرومتر)، مناسبة للدوائر التقليدية ذات التيار المنخفض (الأجهزة الاستهلاكية، الوحدات منخفضة الطاقة).

· لوحة دوائر كهربائية بنحاس سميك (نحاس ثقيل)

سماكة رقائق النحاس ≥ 2 أونصة (70 ميكرومتر)، ذات قدرة عالية على تحمل التيار وتبديد الحرارة، وتُستخدم في المعدات عالية القدرة (وحدات الطاقة، أنظمة التحكم الإلكترونية في مركبات الطاقة الجديدة).

· لوحة دوائر كهربائية عالية التردد

المواد الأساسية هي مادة البولي تيترا فلورو إيثيلين (PTFE) ومواد روغرز، ذات ثابت عازل مستقر وخسارة منخفضة في الإشارة. وهي مناسبة لاتصالات الجيل الخامس (5G)، وأجهزة الرادار والمعدات الراديوية.

مصنف حسب عملية معالجة السطح

· لوحة دوائر مطبوعة مغطاة بالقصدير

يتم تغطية السطح بطبقة من القصدير، والتي تتميز بقدرة لحام جيدة ومنخفضة التكلفة، وتناسب المعدات التقليدية.

· لوحة دوائر مطبوعة مطلية بالذهب

السطح عبارة عن طبقة نيكل-ذهب، تقاوم الأكسدة ولها مقاومة تلامس منخفضة. وهي مناسبة للوصلات عالية الدقة واللوحات الرئيسية (مثل لوحات الهواتف المحمولة والمعدات الطبية).

· لوحة دوائر مطبوعة OSP

يتم طلاء السطح بفيلم واقٍ عضوي، وهو صديق للبيئة ومتوسط التكلفة. ويُستخدم على نطاق واسع في تقنية التركيب السطحي SMT في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.

الفرق الأساسي عن اللوحة المرنة (Flexible PCB)

تُستخدم اللوحات الدوائر الصلبة، بفضل شكلها الثابت وقوتها الميكانيكية العالية وتقنيتها الناضجة، على نطاق واسع في مختلف الأجهزة التي تتطلب استقرار الدوائر وتثبيت التركيب.

في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية

يُستخدم في لوحات الأم الخاصة بأجهزة الكمبيوتر/بطاقات الرسوميات، ولوحات الأم الخاصة بالهواتف المحمولة، ولوحات الطاقة الخاصة بالتلفزيونات، ولوحات الدوائر الخاصة بالراوتر/أجهزة الاستقبال، ولوحات التحكم في الغسالات/الثلاجات، إلخ. واعتمادًا على التكلفة المنخفضة والتكنولوجيا الناضجة للوحدة الأساسية FR-4، فهو مناسب للدوائر ذات القدرة المتوسطة والصغيرة، ويلبي متطلبات الاستقرار الخاصة بالمنتجات الاستهلاكية.

مجال التحكم الصناعي:

يُستخدم في وحدات PLC، ولوحات أم أجهزة الحاسوب الصناعية، ولوحات دوائر المحولات الترددية، ولوحات تحكم السائقين المؤازرة، ولوحات إشارات المستشعرات. وبفضل خصائصه المقاومة للاهتزاز ومقاومته الجيدة للحرارة، يمكن للتصميم متعدد الطبقات تحقيق دمج الدوائر المعقدة، وهو مناسب لظروف العمل الصناعية القاسية.

في مجال الإلكترونيات السيارات

إنه متوافق مع وحدات التحكم في المحرك (ECUs)، ولوحات التحكم المركزية المثبتة على متن المركبة، ولوحات الشواحن الكهربائية الرئيسية، ولوحات أنظمة إدارة البطاريات (BMS)، ولوحات مشغلات مصابيح المركبات. ويتميز بموثوقية عالية (مقاوم للحرارة العالية والمنخفضة والصدمات)، ويمكن لأنواع النحاس السميك أن تتحمل تيارات كبيرة، مما يستوفي معايير السلامة على متن المركبة. ومنخفضة والصدمات)، ويمكن لأنواع النحاس السميك أن تتحمل تيارات كبيرة، مما يستوفي معايير السلامة على متن المركبة.

مجال معدات طبية:

يُستخدم في لوحات تحكم أجهزة التصوير المقطعي (CT) / الرنين المغناطيسي، ولوحات الدوائر الخاصة بأجهزة المراقبة، ووحدات الطاقة الطبية، ولوحات أجهزة قياس سكر الدم. ويتمتع بعزل ممتاز ونقل إشارات مستقر، مما يستوفي المتطلبات الصارمة للصناعة الطبية ومتطلبات الموثوقية.

مجال الطيران والفضاء

تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة عالية الجودة المصنوعة من السيراميك أو الركائز عالية التردد في لوحات معدات الأقمار الصناعية، ولوحات تحكم الرادار الجوي، ولوحات توزيع طاقة الصواريخ، ولوحات التحكم في طيران الطائرات المُسيرة. ويمكنها التحمل في البيئات القاسية مثل درجات الحرارة العالية والمنخفضة والإشعاع، وتمتاز بقوة ميكانيكية متميزة.

مجال معدات الطاقة الجديدة

تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة ذات النحاس السميك في عواكس الطاقة الشمسية، ولوحات تحكم بطاريات التخزين، ولوحات المحولات الرئيسية لتوربينات الرياح. وتتميز بقدرة تحمل تيار كهربائي عالية وتفريق حراري جيد، وهي مناسبة لمتطلبات نقل الطاقة العالية والتحويل الكهربائي.

مجال معدات الاتصالات:

تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة عالية التردد المصنوعة من مادة PTFE أو ركائز Rogers في لوحات الإشارات الراديوية لمحطات الجيل الخامس 5G، ولوحات التبديل الرئيسية، ولوحات وحدات الألياف الضوئية. وتتميز بفقدان منخفض للإشارات وتدعم نقل البيانات بسرعة عالية.