Printed Circuit Board（PCB）

ما هو ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟

لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) هي المكون الأساسي للمعدات الإلكترونية الحديثة، مثل الهيكل العظمي لجسم الإنسان الذي يدعم جميع المكونات الإلكترونية. وتتكون من ركيزة معزولة وخطوط رقائق نحاسية وطبقات واقية مختلفة، يتم تصنيعها من خلال عملية الطباعة والحفر. وهي لا تدعم المكونات الإلكترونية المختلفة فحسب، بل إنها مسؤولة أيضًا عن الإشارات بينها.
من استخدامنا اليومي للهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة المنزلية إلى السيارات والمعدات الطبية وحتى الأقمار الصناعية الفضائية، لا يمكن فصل جميع المنتجات المشحونة كهربائيًا تقريبًا عن ثنائي الفينيل متعدد الكلور.تخيل إذا لم يكن هناك ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ستحتاج أجهزتنا الإلكترونية إلى الكثير من التوصيلات السلكية الفوضوية، ليس فقط الحجم الضخم، ولكن الموثوقية منخفضة للغاية، قد تحتاج هواتفنا الذكية إلى حقيبة كبيرة لتناسب جميع أسلاك التوصيل.

تطور ثنائي الفينيل متعدد الكلور

الجدول الزمني لتطوير تكنولوجيا ثنائي الفينيل متعدد الكلور

1925

• نبت المفهوم: الأمريكي تشارلز دوكاس أنماط الدوائر المطبوعة على ركائز معزولة لأول مرة.

1936

• التطبيق العملي الأول: استخدم النمساوي بول إيسلر النمساوي مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في أجهزة الراديو.

1940s–1950s

• المصباح العسكري والتسويق التجاري: أدت الحرب العالمية الثانية إلى تسريع تطوير ثنائي الفينيل متعدد الكلور للاستخدام العسكري.
• التكنولوجيا السائدة: أصبحت مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادية اللوحة الواحدة هي السائدة.

1960s

• تعزيز سباق الفضاء: أدى برنامج أبولو إلى تحقيق تقدم في مجال ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
• الإنتاج الضخم: دخلت الألواح ذات الوجهين الإنتاج على نطاق واسع.

1970s

• ظهور مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات: تصاميم أكثر تعقيداً تتيح كثافة أعلى للدوائر الكهربائية.

1980s

• تقنية التركيب على السطح (SMT)حل محل الإدخال التقليدي من خلال الفتحة.
• ثورة الحواسيب الشخصية: ارتفاع الطلب على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسبب أجهزة الكمبيوتر الشخصية.

1990s

• التغليف المتقدمظهرت تقنية مصفوفة الشبكة الكروية (BGA).

القرن الحادي والعشرون

• عالية الكثافة و الرطوبة والمرونة:
• HDI (وصلة بينية عالية الكثافة): تمكين الدوائر الدقيقة.
• مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرنةتطبيقات موسعة في الأجهزة القابلة للارتداء والأجهزة المدمجة.

Today’s Precision

• عرض الخطجيد مثل 0.05 مم (half a human hair’s diameter).
• ألواح متعددة الطبقات: حتى أكثر من 30 طبقة.
• مايكرو فياس: أقطار الثقب العابر صغيرة مثل 0.1 مم.

الأنواع الشائعة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور

1. تتميز بالبنية

ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلب
الخصائص: قوي ومتين، متين كصلابة أساس المبنى
الميزة: تكنولوجيا إنتاج ناضجة وميسورة التكلفة
تُستخدم في المنتجات الإلكترونية الثابتة التي لا تحتاج إلى ثني، مثل اللوحات الأم للكمبيوتر المكتبي، ولوحات التحكم في التلفزيون، ومكيفات الهواء.
ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن
الخصائص: رقيقة ومرنة، يمكن ثنيها وطيها
الميزة: توفير المساحة، والتكيف مع الأشكال الخاصة
تطبق على المنتجات التي تحتاج إلى ثنيها أو التي لديها قيود على المساحة، مثل التوصيلات الداخلية للهواتف الذكية ودوائر الساعات الذكية والأجهزة القابلة للارتداء.
لوح صلب ومرن
الخصائص: كل من صلابة المنطقة الصلبة ومرونة المنطقة المرنة
الميزة: تصميم متكامل لتحقيق موثوقية أعلى
يتم تطبيقها على المنتجات ذات المتطلبات العالية من حيث المساحة والموثوقية، مثل وحدات الكاميرا المتطورة وأنظمة التحكم في الطيران بالطائرات بدون طيار والمناظير الطبية.

2.التمييز حسب الطبقات

لوحة واحدة
الخصائص: جانب واحد فقط يحتوي على خطوط، وأبسط بنية.
الميزة: أقل تكلفة، وأسرع إنتاجية
تنطبق على المنتجات الإلكترونية البسيطة منخفضة التكلفة، مثل: الألعاب الإلكترونية البسيطة، ولوحة التحكم في إضاءة LED، والساعات الإلكترونية الأساسية، والساعات.
لوحة مزدوجة الوجهين
الميزات: أسلاك في الأمام والخلف، متصلة من خلال ثقوب صغيرة
الميزة: ميسورة التكلفة وعملية بما فيه الكفاية
تُطبّق على معظم المنتجات الإلكترونية الشائعة، مثل: وحدة التحكم في المنزل الذكي، ودائرة الأجهزة المنزلية الشائعة، والوحدة الإلكترونية الأساسية للسيارات.
لوح متعدد الطبقات
الخصائص: مثل شطيرة ذات طبقات متعددة من الدوائر الكهربائية
الميزة: مساحة كبيرة للأسلاك، مضاد قوي للتداخل
تطبق على الوظائف المعقدة للمعدات الاحترافية، مثل: اللوحات الأم للكمبيوتر، ومعدات التحكم الصناعية، ومحطات الاتصالات الأساسية.
لوحة HDI
الخصائص: خطوط دقيقة للغاية، كثافة عالية
الميزة: حجم صغير الحجم، أداء قوي
تُستخدم في السعي وراء المنتجات الإلكترونية المتطورة الرقيقة والخفيفة، مثل اللوحات الأم للهواتف الذكية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة فائقة النحافة، والكاميرات الرقمية المتطورة.

3. كيف تختار النوع المناسب من ثنائي الفينيل متعدد الكلور؟

1. لوحات أحادية/مزدوجة الجوانب للميزانيات المحدودة.
2. الحاجة إلى ثني اختيار الألواح المرنة
3. تختار الوظيفة المعقدةلوحة متعددة الطبقات
4. السعي وراء اختيار لوحة HDI رقيقة وخفيفة الوزن من ألواح HDI

المكونات الأساسية لثنائي الفينيل متعدد الكلور

إن ثنائي الفينيل متعدد الكلور الكامل يشبه كعكة متعددة الطبقات مصممة بشكل جيد:
1- الطبقة الأساسية
المواد شائعة الاستخدام: صفيحة الألياف الزجاجية FR4 (على غرار البلاستيك المقوى)، المنتجات الإلكترونية العادية تختار FR4 كافية، يمكن اعتبار الاحتياجات الخاصة ركيزة معدنية أو ركيزة خزفية.
الدور: لتوفير الدعم الصلب، والعزل، وعدم التوصيل لمنع حدوث ماس كهربائي، واللحام بدرجة حرارة عالية دون تشوه.
2- الطبقة الموصلة (خط رقائق النحاس)
عملية الإنتاج: تشكيل دوائر دقيقة من خلال الحفر الكيميائي، فكلما كان الخط أعرض، زاد التيار الذي يمكن أن يمر.
الدور: موصلية ممتازة (تأتي في المرتبة الثانية بعد الفضة)، وعادةً ما يكون السمك 1/3 قطر خط الشعر فقط، ويمكن أن يكون عرض الخط صغيرًا حتى 0.1 مم.
3- سولدرماسك
الألوان الشائعة: الأخضر (90%)، وكذلك الأزرق/الأحمر/الأسود، إلخ. أصبح اللون الأخضر سائداً لأن الجيش حدد اللون القياسي في البداية.
الدور: لمنع حدوث ماس كهربائي عند اللحام، ولحماية الأسلاك النحاسية من التآكل، ولتوفير طبقة واقية من العزل.
4- طبقة الشخصيات
تعليمات لوحة الدائرة الكهربائية: رقم المكون (مثل R1، C2)، وعلامة القطبية (+/&#8211؛ القطب)، وشعار الشركة المصنعة’، ومعلومات الإنتاج.
الدور: لتسهيل التجميع والصيانة، وتوفير تحذيرات السلامة، وتسجيل معلومات المنتج.
معالجة السطح
العمليات الشائعة: رش القصدير (الأكثر اقتصاداً)، والغمر بالذهب (موثوقية عالية)، والطلاء بالذهب (المنتجات الراقية).
الوظيفة: منع أكسدة رقائق النحاس، وتحسين أداء اللحام، وإطالة عمر اللوح.

دور ثنائي الفينيل متعدد الكلور

1.الدعم الميكانيكي
ثنائي الفينيل متعدد الكلور لجميع أنواع المكونات الإلكترونية لتوفير منصة تثبيت صلبة، ويمكنه تثبيت الرقائق والمقاومات والمكثفات والمكونات الأخرى بإحكام، للحفاظ على الوضع النسبي الدقيق بين المكونات، بالإضافة إلى تحمل الاهتزازات وتأثير الاستخدام اليومي.
مثال نموذجي: يجب أن تكون اللوحات الأم للهواتف الذكية قادرة على تحمل مئات اختبارات السقوط.
2- التوصيلات الكهربائية
تشبه الخطوط المكسوة بالنحاس الموجودة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور نظام طرقات المدينة، حيث تربط مئات المكونات لضمان نقل الإشارات بكفاءة، مع تقسيم واضح للعمل بين الخطوط المختلفة (نقل الطاقة، واتصالات البيانات، وما إلى ذلك). يمكن أن يصل طول أسلاك ثنائي الفينيل متعدد الكلور للهاتف الخلوي الحديث إلى عدة كيلومترات إذا تم فتحها.
3- حماية العزل
ثنائي الفينيل متعدد الكلور، من خلال التصميم الدقيق، يمكنك منع تشويش الدائرة، ويمكن أن يمنع التخطيط المعقول الإشارة من التداخل مع بعضها البعض (الحديث المتبادل)، ويمكن أن يعزل قناع اللحام الخطوط المتجاورة بشكل فعال لتجنب الدوائر القصيرة. بالنسبة للمناطق الخطرة ذات الجهد العالي، ولكن هناك حاجة أيضًا إلى وجود خاص.
الحالة النموذجية: لوحات التحكم في الأجهزة المنزلية لضمان الاستخدام الآمن لأكثر من عشر سنوات

مزايا مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور على الأسلاك اليدوية

1- مزايا الحجم والوزن
توفير المساحة إلى حد كبير، يمكن أن تحتاج مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الحديثة في الأصل إلى حجم صندوق أحذية من الأسلاك اليدوية المكثفة إلى حجم بطاقة الائتمان، وخطوط ثنائي الفينيل متعدد الكلور بدلاً من مئات الأسلاك المستقلة، مما يقلل الوزن بشكل كبير. وعلى هذا الأساس، يمكنها دعم تصميم منتجات إلكترونية أنحف وأكثر أناقة.
2- مزايا الموثوقية والاتساق
انخفض معدل فشل PCB إلى 1/100 فقط من الأسلاك اليدوية، وقامت الماكينة بإعداد البرنامج، والإنتاج الضخم، وكل لوحة دائرة كهربائية دقيقة مثل نسخة طبق الأصل، والمتانة قوية للغاية، حتى لو تعرضت لأكثر من 1000 مرة من اختبار الإدخال والإزالة، فلا يوجد تأثير كبير، بحيث تكون المنتجات الإلكترونية أكثر متانة، وانخفض معدل الصيانة بشكل كبير، وتوفير في التكاليف.
3- مزايا كفاءة الإنتاج
من حيث سرعة الإنتاج، يمكن لمجموعة واحدة من أجهزة التركيب الأوتوماتيكية أن تكمل التركيب الدقيق لأكثر من 50000 مكون في الساعة، والتكلفة هي 1/10 فقط من المصنوعات اليدوية، أو حتى أقل، بعد الانتهاء من كل عملية، سيتم أتمتة كل عملية من خلال مجموعة متنوعة من اختبار المعدات، لضمان أن كل قطعة من لوحات الدوائر الكهربائية خالية من العيوب.

عملية التصنيع الأساسية

1- نقل الرسوم البيانية
The essence of the process: the circuit diagram designed by the engineer is precisely “copied” onto the copper foil.
أبرز التقنيات: مشابهة لطباعة الصور الفوتوغرافية، ولكن أدق بمئات المرات، باستخدام تقنية الطباعة الليثوغرافية الضوئية، يمكن أن تصل الدقة إلى مستوى الميكرون، مما يحدد دقة الدائرة النهائية.
2- عملية الحفر
مبدأ العمل: إذابة النحاس غير المرغوب فيه بجرعة خاصة.
نقاط العملية:أزل الرقاقة النحاسية الزائدة باستخدام جرعة خاصة واحتفظ بالدائرة المصممة.
3- تقنية الترقق
خصائص العملية: التأكد من محاذاة الطبقات بشكل مثالي ثم ربط المواد متعددة الطبقات تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين.
قيمة التطبيق:تحقيق دوائر معقدة متعددة الطبقات وتحسين موثوقية المنتج.
4- تكنولوجيا الحفر
تطور التكنولوجيا: الحفر الميكانيكي (0.2 مم)، الحفر بالليزر (0.02 مم)
اختراق العملية: دقة موضعية عالية للغاية، يمكن حفر مئات الثقوب في مساحة بحجم ظفر الإصبع، ولضمان أن يكون جدار الثقب سلسًا وخاليًا من النتوءات.
5- المعالجة السطحية
العمليات الشائعة: رذاذ القصدير (الأكثر اقتصادًا)، والذهب الغاطس (عالي الأداء)، والمطلي بالذهب (المنتجات الراقية).
الدور الأساسي: ضمان قابلية اللحام الجيدة، وحماية الطبقة النحاسية من الصدأ، وإطالة عمر المنتج.

مجالات التطبيق

الإلكترونيات الاستهلاكية
تُعدّ مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في الهواتف الذكية أعمالاً فنية باستخدام تقنية HDI وتصميم الربط البيني للطبقات العشوائية لتحقيق وظائف معقدة في مساحة بحجم غطاء ظفر الإصبع. تولي الأجهزة المنزلية الذكية مزيداً من الاهتمام للتحكم في تكلفة ثنائي الفينيل متعدد الكلور والموثوقية.
تطبيقات إلكترونيات السيارات
وحدة التحكم في المحرك (ECU)، وأنظمة المعلومات والترفيه داخل السيارة، ونظام مساعدة السائق المتقدم ADAS، وأنظمة إدارة بطارية السيارة الكهربائية، إلخ.
ثنائي الفينيل متعدد الكلور من الدرجة الصناعية
قدرة على العمل في درجات حرارة واسعة، ومتانة فائقة (مضادة للاهتزاز، ومضادة للتآكل)، واستقرار الإمداد على المدى الطويل (أكثر من 10 سنوات).
المعدات الطبية ثنائي الفينيل متعدد الكلور
موثوقية عالية للغاية (معدات دعم الحياة)، وتصميم منخفض الضوضاء (أدوات اختبار الدقة)، إلخ.

اتجاه التطوير المستقبلي لثنائي الفينيل متعدد الكلور

مع استمرار المنتجات الإلكترونية في التصغير والذكاء، تستمر تكنولوجيا ثنائي الفينيل متعدد الكلور في الابتكار، والحاجة إلى خطوط أدق للتكيف مع المكونات الدقيقة، ومساحة وحدة أعلى كثافة لاستيعاب المزيد من الوظائف، بما يتماشى مع المعايير البيئية مثل RoHS، وتصميم أكثر ذكاءً، وأجهزة استشعار مدمجة، وغيرها من الميزات الجديدة.
بدءًا من اللوحات الأولية أحادية الطبقة إلى لوحات التوصيل البيني عالية الكثافة اليوم، لطالما قادت تكنولوجيا ثنائي الفينيل متعدد الكلور تطور صناعة الإلكترونيات. وسيستمر ثنائي الفينيل متعدد الكلور في لعب دور لا يمكن الاستغناء عنه في عصر الذكاء. وسواء كنت مستهلكًا عاديًا أو مهندسًا، فإن فهمك لأساسيات مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور سيساعدك على استخدام الأجهزة الإلكترونية وصيانتها بشكل أفضل.