PCB (لوحة الدوائر المطبوعة) هو مكون إلكتروني مهم يعمل كهيكل داعم للمكونات الإلكترونية وناقل للتوصيلات الكهربائية. يُطلق عليه اسم لوحة دوائر مطبوعة لأنه يُصنع باستخدام تقنيات الطباعة الإلكترونية. تُعد لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) أحد المكونات الأساسية في صناعة الإلكترونيات. يستخدم كل جهاز إلكتروني تقريبًا، من الأجهزة الصغيرة كالساعات الرقمية والآلات الحاسبة إلى الأنظمة الكبيرة كالحواسيب وأجهزة الاتصالات الإلكترونية وأنظمة الأسلحة العسكرية، لوحات الدوائر المطبوعة لتوصيل الدوائر المتكاملة وغيرها. المكونات الإلكترونية كهربائيا.
تتكون لوحة الدوائر المطبوعة من طبقة عازلة، وأسلاك توصيل، ووسادات لتجميع ولحام المكونات الإلكترونية، حيث تعمل كممرات موصلة وقاعدة عازلة. ويمكنها استبدال الأسلاك المعقدة لتحقيق التوصيلات الكهربائية بين مختلف المكونات، مما يُبسط عمليات التجميع واللحام، ويُقلل من عبء العمل المرتبط بطرق الأسلاك التقليدية، ويُقلل بشكل كبير من كثافة العمالة. إضافةً إلى ذلك، PCB تساعد على تقليل الحجم الإجمالي للأجهزة، وخفض تكاليف المنتجات، وتحسين جودة وموثوقية المعدات الإلكترونية. فهي توفر اتساقًا جيدًا للمنتج، ويمكن توحيد تصميمها، مما يُسهّل الميكنة والأتمتة في الإنتاج. علاوة على ذلك، يمكن استخدام لوحة الدوائر المطبوعة المُجمّعة والمُختبرة بالكامل كقطعة غيار مستقلة، مما يُسهّل استبدال المنتجات الكاملة وصيانتها.
صُنعت لوحات الدوائر المطبوعة في الأصل من صفائح نحاسية مغلفة بالورق. ومنذ ظهور ترانزستورات أشباه الموصلات في خمسينيات القرن الماضي، ازداد الطلب على لوحات الدوائر المطبوعة بشكل كبير. وقد أدى التطور السريع والاستخدام الواسع للدوائر المتكاملة إلى ظهور أجهزة إلكترونية أصغر حجمًا ذات كثافة وتعقيد متزايدين، مما استلزم ابتكارًا مستمرًا في لوحات الدوائر المطبوعة. وتطورت أنواع لوحات الدوائر المطبوعة حاليًا من لوحات أحادية الجانب إلى لوحات ثنائية الجانب، ولوحات متعددة الطبقات، ولوحات مرنة. وقد تطورت بنيتها وجودتها إلى كثافة فائقة، وتصغير حجمها، وموثوقية عالية. وتشهد أساليب التصميم والمواد وعمليات التصنيع الجديدة ظهورًا مستمرًا. وفي السنوات الأخيرة، ظهرت تقنيات مختلفة بمساعدة الحاسوب. برنامج التصميم (CAD) للوحات الدوائر المطبوعة وقد أصبح هذا الأمر شائع الاستخدام في الصناعة، حيث حل الإنتاج الآلي والميكانيكي محل العمليات اليدوية بالكامل في الشركات المصنعة للوحات الدوائر المطبوعة المتخصصة.
التصنيف حسب عدد الطبقات
وفقًا لعدد طبقات الدائرة، يمكن تصنيف PCB إلى لوحات أحادية الجانب، لوحات ذات وجهين، واللوحات متعددة الطبقات. عادةً ما تحتوي اللوحات متعددة الطبقات الشائعة على أربع أو ست طبقات، بينما قد تحتوي اللوحات الأكثر تعقيدًا على عشرات الطبقات. الأنواع الرئيسية الثلاثة لتصنيفات لوحات الدوائر المطبوعة هي:
لوحات من جانب واحد
تحتوي اللوحات أحادية الجانب (اللوحات أحادية الجانب) على مكونات مُركّزة على جانب واحد ومسارات موصلة على الجانب الآخر (أو كليهما ومكونات مُثبّتة على السطح على جانب واحد، ومكونات ذات ثقوب على الجانب الآخر). ولأن المسارات تظهر على جانب واحد فقط، يُطلق على هذا النوع من لوحات الدوائر المطبوعة اسم "أحادية الجانب". ونظرًا للقيود الصارمة على تصميم الدوائر (لا يمكن للمسارات أن تتقاطع ويجب أن تأخذ مسارات منفصلة)، وعادةً ما تُستخدم اللوحات ذات الجانب الواحد فقط في تصميمات الدوائر المبكرة.
الألواح ذات الوجهين
تتميز الألواح ثنائية الجوانب (الألواح ثنائية الجوانب) بوجود أسلاك على كلا الجانبين، مما يتطلب توصيلات كهربائية سليمة بينهما. هذه التوصيلات، المعروفة باسم "الفتحات"، عبارة عن ثقوب صغيرة مملوءة أو مطلية بمعدن تسمح بتوصيل المسارات من كلا الجانبين. تُحل الألواح ثنائية الجوانب، التي تتمتع بمساحة سطحية مضاعفة للألواح أحادية الجانب، مشكلة التداخل. تصاميم أحادية الجانب (تسمح بإجراء التوصيلات عبر الفتحات). وهي أكثر ملاءمة للدوائر الأكثر تعقيدًا من تلك التي تُدار عادةً باستخدام لوحات أحادية الجانب.
لوح مرن، لوح صلب مرن
تزيد اللوحات متعددة الطبقات (اللوحات متعددة الطبقات) من مساحة الأسلاك المتاحة باستخدام لوحات متعددة أحادية أو ثنائية الجانب. على سبيل المثال، قد تتكون لوحة الدوائر المطبوعة رباعية الطبقات من لوحة ثنائية الجانب كطبقة داخلية، محاطة بلوحين أحاديي الجانب كطبقتين خارجيتين، أو لوحين ثنائيي الجانب كطبقتين داخليتين ولوحين أحاديي الجانب كطبقتين خارجيتين. تُغطى هذه اللوحات بمواد لاصقة عازلة وتُربط وفقًا لمتطلبات التصميم. لا يشير عدد الطبقات بالضرورة إلى عدد طبقات الأسلاك المستقلة؛ في حالات خاصة، يمكن إضافة طبقات فارغة إلى سمك لوحة التحكم، ويكون عدد الطبقات عادةً متساويًا ويشمل الطبقتين الخارجيتين. تتكون معظم اللوحات الأم من 4 إلى 8 طبقات، على الرغم من أنه من الناحية الفنية، يمكن أن تحتوي لوحات الدوائر المطبوعة على: ما يقرب من 100 طبقة. غالبًا ما تستخدم الحواسيب العملاقة المتطورة لوحات رئيسية متعددة الطبقات، ولكن مع إمكانية استبدال هذه الأنظمة بمجموعات من الحواسيب القياسية، أصبحت اللوحات متعددة الطبقات أقل شيوعًا. كل طبقة في لوحة الدوائر المطبوعة مدمجة بإحكام، مما يجعل من الصعب تمييز العدد الفعلي للطبقات، على الرغم من الملاحظة الدقيقة لـ اللوحة الأم يمكن الكشف عن هذه المعلومات.
لوح مرن، لوح صلب مرن
تُصنف الألواح المرنة، والألواح المرنة الصلبة، إلى لوحات دوائر كهربائية صلبة ولوحات دوائر كهربائية مرنة. وبشكل عام، يُشار إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) الموضحة في الصورة الأولى باسم PCB الصلبة، بينما تُسمى الوصلات الصفراء في الصورة الثانية PCB المرنة. والفرق البديهي هو أن PCB المرنة يمكن ثنيها. وتشمل السماكات الشائعة للوحة PCB الصلبة 0.2 مم، و0.4 مم، و0.6 مم، و0.8 مم، و1.0 مم، و1.2 مم، و1.6 مم، و2.0 مم. ويبلغ السماكة الشائعة للوحة PCB المرنة 0.2 مم، مع إضافة طبقات أكثر سمكًا على الظهر لمكونات اللحام، والتي يمكن أن تتراوح من 0.2 مم إلى 0.4 مم. ويوفر فهم هذه التفاصيل لمهندسي الإنشاءات مرجعًا مكانيًا أثناء التصميم. وتشمل المواد الشائعة للوحة PCB الصلبة صفائح الورق الفينولية، وصفائح الورق الإيبوكسي، وصفائح الألياف الزجاجية البوليسترية، وصفائح الألياف الزجاجية الإيبوكسي. تشتمل المواد الشائعة للوحات الدوائر المطبوعة المرنة على فيلم البوليستر، وفيلم البولي إيميد، وفيلم الإيثيلين البروبيلين المفلور.
