لوحة الدوائر المطبوعة القياسية

معنى اللوحات المطبوعة القياسية (Standard PCBs)

اللوحات القياسية تشير عادةً إلى لوحات الدوائر المطبوعة التي تُصنَع وفقًا لمواصفات صناعية قياسية، باستخدام عمليات ناضجة وركائز تقليدية. وهي مفهوم نسبي بالنسبة للوحات الخاصة. وتتميّز بخصائص أساسية تشمل التعددية العالية في الاستخدام، والعمليات القياسية، والتكاليف القابلة للتحكم. وتكمن وظيفتها الرئيسية في تلبية احتياجات الاتصال بالدوائر الأساسية في سيناريوهات شائعة مثل الإلكترونيات الاستهلاكية والتحكم الصناعي.

توحيد الركيزة

تُستخدم اللوحة الرئيسية من ألياف الزجاج الإبوكسي FR-4 (وتُشكل أكثر من 90٪ من إجمالي لوحات الدوائر المطبوعة القياسية)، بينما تُستخدم ألواح الورق الفينولي (FR-1/FR-2) في بعض التطبيقات القليلة. وتفي أداء الركيزة بالمعايير العامة لجمعية IPC (رابطة صناعات الإلكترونيات الدولية)، وUL، وغيرها من المعايير.

على سبيل المثال، فإن مادة FR-4 لديها درجة حرارة انتقال الزجاج (Tg) تبلغ حوالي 130~150℃، وموصلية حرارية تتراوح بين 0.3~0.5 واط/(متر・كلفن)، و

ثابت عازل (Dk) يتراوح بين 4.2~4.7@1GHz. وهي تتميز بأداء مستقر وتكلفة منخفضة.

توحيد العمليات

واتباعًا لعمليات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المقبولة عالميًا (تحضير المواد → الحفر → طلاء النحاس → الطلاء الكهربائي → التعرض للضوء → النقش → طبقة العزل → المعالجة السطحية → التشكيل → الاختبار)، فإن معايير المعالجة و

متطلبات الدقة تكون جميعها قياسية ضمن الصناعة:

· عرض الخط/المسافة القياسي: ≥0.1 مم (4mil);

· قطر الثقب الأدنى: ≥0.3 مم;

· المعالجة السطحية: يُفضل العمليات القياسية مثل HASL (تغليف الحديد عالي السرعة)، وENIG (طلاء الذهب بالحقن الهندسي)، وطلاء النيكل والذهب؛

· عدد الطبقات: لوحات جانبية واحدة/مزدوجة في المقام الأول، وتدخل اللوحات متعددة الطبقات (4~8 طبقات) أيضًا في النطاق القياسي (ويُصنف ما يزيد عن 12 طبقة في الغالب كلوحات PCB متطورة).

تعميم سيناريوهات الاستخدام

إنه متوافق مع الدوائر التقليدية التي لا تتطلب أداءً خاصًا، مثل:

· الإلكترونيات الاستهلاكية: لوحات الأم للتلفزيون، ولوحات الدوائر للموجهات، ولوحات التحكم في الأجهزة المنزلية الصغيرة؛

· التحكم الصناعي: وحدات PLC عادية، ولوحات تحكم المرحل المنخفضة الجهد؛

· معدات المكاتب: لوحات الأم للطابعات، ولوحات تحكم أجهزة التصوير؛

· الإلكترونيات السيارات: لوحات الدوائر الإلكترونية لأنظمة الترفيه داخل المركبات.

الفرق الأساسي بين لوحات الدوائر القياسية ولوحات الدوائر الخاصة

المواصفات الصناعية الأساسية للوحات الدوائر القياسية

· معايير دولية: IPC-2221: المعيار العام لتصميم لوحات الدوائر الصلبة

· IPC-6012: مواصفات الأهلية والأداء للوحات الدوائر الصلبة

· UL 94: معيار مقاومة اللهب (يجب أن تفي لوحات الدوائر القياسية بتصنيف V-0)

· معايير الحجم: تشمل الأحجام الشائعة للوحات 1.2م × 1م، و1.2م × 1.5م، إلخ، مع سماكات تبلغ أساسًا 0.8مم، و1.0مم، و1.6مم (الأكثر شيوعًا)، وتفي بمتطلبات تركيب معظم المعدات.

· معايير الاختبار: يجب أن تخضع اللوحات المطبوعة لاختبارات الاستمرارية (اختبار الفحص الطائر/اختبار القائمة الشبكية)، واختبارات مقاومة العزل، واختبارات القابلية للحام قبل مغادرة المصنع، لضمان توافق الأداء الكهربائي الأساسي مع المعايير.

الأنواع الشائعة

التصنيف حسب عدد الطبقات:

· لوحة الدوائر أحادية الوجه: تحتوي على الدوائر من جانب واحد فقط، وهي الأقل تكلفة، ومناسبة للدوائر البسيطة؛

· لوحة الدوائر المزدوجة الوجه: تحتوي كلا الجانبين على دوائر، وتُربط عبر فتحات توصيل (Vias)، وهي النوع السائد من اللوحات القياسية؛

· لوحة الدوائر متعددة الطبقات (من 4 إلى 8 طبقات): يشمل دوائر الطبقة الداخلية، مناسب للدوائر المعقدة، ولا يزال ضمن الفئة القياسية.

· مصنف حسب البنية: جميعها عبارة عن لوحات دوائر مطبوعة صلبة (اللوحات المرنة هي لوحات خاصة)، ذات شكل ثابت ولا يمكن ثنيها.

أصبحت اللوحات القياسية (تعتمد أساسًا على قاعدة FR-4) أكثر أنواع لوحات الدوائر انتشارًا في الأجهزة الإلكترونية بسبب خصائصها الأساسية المتمثلة في التوحيد القياسي والتنوع في الاستخدام والتكلفة العالية جدًا. وتشمل مزاياها المحددة ما يلي:

الميزة القصوى من حيث التكلفة

· تكلفة قاعدة منخفضة: لوحة الإيبوكسي من ألياف الزجاج FR-4 هي حاليًا قاعدة اللوحة التي تُنتج بكميات ضخمة. وسعر المادة الخام لا يتعدى من 1/10 إلى 1/50 من أسعار القواعد الخاصة مثل السيراميك وRogers، و

الإمداد مستقر;

· تكلفة عملية منخفضة: تعتمد عملية تصنيع قياسية بالكامل، دون الحاجة إلى معدات خاصة أو عمليات مخصصة، وتصل نسبة الناتج في الإنتاج الضخم إلى 98% أو أكثر، مما يقلل التكلفة الوحدوية بشكل أكبر;

· تكلفة شراء منخفضة: الإمدادات في السوق كافية، وسلاسل الصناعة الرأسية والسفلية ناضجة (اللوحات، المعالجة، الاختبار).

يمكن الحصول على سعر وحدة منخفض حتى للطلبيات المتوسطة والصغيرة، مما يجعلها مناسبة للمنتجات الحساسة للتكلفة مثل الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية الصغيرة.

نظام توحيد معياري ناضج

· توحيد التصميم: باتباع معايير معترف بها عالمياً مثل IPC-2221 وUL، يمكن للمصممين استخدام مكتبات تصميم ناضجة مباشرة دون الحاجة إلى إعادة التحقق منها؛

· توحيد العمليات: من الحفر والطلاء الكهربائي إلى عزل اللحام والتشكيل، جميع العمليات لديها معايير صناعية واضحة، واللوحات المعيارية القياسية المنتجة من قبل مختلف المصانع تكون متوافقة بشكل كبير، وبالتالي لا يوجد

حاجة لتعديل التصميم عند تغيير الموردين؛

· توحيد الاختبار: تُوحَّد عمليات التحقق مثل اختبار الاستمرارية، واختبار العزل، واختبار القابلية للحام، ويمكن تكميم جودة المنتج وتتبعها، مما يقلل من مخاطر الجودة.

مدى واسع من الفاعلية والقدرة على التكيّف

· قابلية التكيّف مع السيناريوهات:

** تغطي أكثر من 90٪ من الأجهزة الإلكترونية التقليدية، بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية (التلفزيونات، أجهزة التوجيه)، والتحكم الصناعي (وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة العادية)، ومعدات المكاتب (الطابعات)، والإلكترونيات الخاصة بالسيارات (أنظمة الترفيه داخل المركبات)،

وبالتالي لا حاجة للتخصيص لسيناريو واحد. توافق المكونات:

** تدعم جميع المكونات ذات التغليف التقليدي (التركيب السطحي، والتركيب خلال الثقب)، وتتكيف مع عمليات اللحام الشائعة مثل THT وSMT، مما يوفر مرونة عالية في التصميم.

· التغطية حسب الطبقات:

** من اللوحات أحادية الوجه إلى اللوحات ذات 8 طبقات، جميعها تقع ضمن فئة اللوحات المطبوعة تقليدية (PCB)، وتلبّي الاحتياجات بدءًا من الدوائر البسيطة (لوحات تحكم الألعاب) وحتى الدوائر المعقدة (لوحات الحاسب الرئيسية).

أداء أساسي مستقر

· أداء كهربائي موثوق: ثابت عازل مستقر (4.2~4.7@1GHz)، وقوة العزل تفي بمتطلبات الدوائر الكهربائية منخفضة/عالية الجهد التقليدية (اختبار تحمل جهد تيار متردد 2000 فولت)، وفقد الإشارة يكون مهملًا

في سيناريوهات التردد المنخفض (<2GHz);

· يفي بمعايير الأداء الميكانيكي: صلابة عالية ولا تشوه بسهولة، ويمكن للوحة الدوائر المطبوعة FR-4 ذات السماكة 1.6 مم أن تتحمل إجهادات التركيب التقليدية (مثل التثبيت بالبراغي وتوصيل الموصلات وفصلها)، مما يلبي

متطلبات الدعم الهيكلي للمعدات;

· القدرة على التكيف مع البيئة: لا يتأثر الأداء على المدى الطويل في درجات الحرارة العادية (-20℃~85℃) والبيئة الجافة، وهو مناسب لظروف الاستخدام الخاصة بمعظم المعدات الإلكترونية الداخلية.

توفر سلسلة توريد ومدة تسليم مريحة

· دورة إنتاج قصيرة: تُلغي العمليات القياسية الحاجة إلى التطوير المخصص، مع دورات توصيل لأوامر الدُفع الصغيرة والمتوسطة في غضون 3-5 أيام فقط، وهي أسرع بكثير مقارنة بلوحات الدوائر المطبوعة المتخصصة (التي تستغرق عادةً 10-15 يومًا)؛

· تشكيلة واسعة من الموردين: عشرات الآلاف من مصنعي لوحات الدوائر المطبوعة القياسية في جميع أنحاء العالم، تتراوح بين المصانع الكبيرة وورش العمل الصغيرة، مما يوفر مجالاً واسعاً للتفاوض للمشترين؛

· خدمة ما بعد البيع وصيانة مريحة: توفر اللوحات القياسية تكاليف منخفضة لاكتشاف الأعطال واستبدالها، مما يمكن موظفي الصيانة من تحديد الدوائر بسرعة واستبدال المكونات، وتقليل وقت توقف المعدات

maintenance costs.

تصميم وإنتاج منخفض العوائق

عتبة تصميم منخفضة: لا يحتاج المهندسون إلى إتقان خصائص الركائز الخاصة (مثل عملية تلبيد السيراميك أو تصميم روجرز عالي التردد)؛ حيث تكفي المعرفة الهندسية الإلكترونية العادية

إكمال التصميم. عتبة إنتاج منخفضة: يمكن للمصانع الصغيرة والمتوسطة أيضًا تحقيق الإنتاج الجماعي من خلال معدات قياسية (ماكينات الحفر، ماكينات التعرض، خطوط النقش) دون الحاجة إلى معدات باهظة الثمن، مما يؤدي إلى خفض التكاليف بشكل أكبر.

استثمار منخفض، مما يؤدي إلى مزيد من خفض التكاليف.