مع تزايد الطلب على الأجهزة الإلكترونية، أصبح من الضروري معرفة تعقيدات عملية تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA). سنتعمق في عملية تجميع لوحات الدوائر المطبوعة، وأنواعها، والتقنيات والأساليب المختلفة المستخدمة. بالإضافة إلى ذلك، سنستكشف أهمية لوحات الدوائر المطبوعة في المنتجات الإلكترونية، مما يضمن لك فهمًا أفضل لهذا المكون الحيوي.

ما هي لوحات الدوائر المطبوعة؟

تشير لوحات الدوائر المطبوعة إلى عملية لحام المكونات الإلكترونية على لوحة دوائر مطبوعة (PCB) لتشكيل دائرة وظيفية. تُعتبر لوحات الدوائر المطبوعة أساسًا للأجهزة الإلكترونية، حيث توفر قاعدة متينة للمكونات وتُسهّل التوصيل بينها. تتضمن عملية التجميع لحام المكونات على اللوحة، والتجميع النهائي هو لوحات الدوائر المطبوعة.

أنواع لوحات الدوائر المطبوعة:

تتوفر لوحات الدوائر المطبوعة بأنواع مختلفة لتلبية مختلف المتطلبات والميزانيات ومستويات التعقيد. دعونا نناقش الأنواع الأكثر شيوعًا:

1. تجميع لوحات الدوائر المطبوعة أحادية الجانب:

في هذا النوع، تُركّب المكونات على جانب واحد فقط من لوحة الدوائر المطبوعة. بفضل بساطته، يُعد التجميع أحادي الجانب مناسبًا جدًا للإنتاج واسع النطاق ومنخفض التكلفة.

2. تجميع لوحات الدوائر المطبوعة ثنائية الجانب:

يتميز تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة بثنائي الجانب، وهو الأكثر شيوعًا، ويتم تثبيته بواسطة المكونات. في الواقع، يُستخدم التجميع ثنائي الجانب على نطاق واسع في معظم الصناعات ذات الكثافة العالية والإلكترونيات الأكثر تقدمًا.

3. تقنية الثقب المستعرض (THT) PCBA:

تشير تقنية الثقب المستعرض (THT) إلى إدخال أسلاك المكونات الإلكترونية في ثقوب مثقوبة مسبقًا على لوحة الدوائر المطبوعة، وتثبيتها بالجزء الخلفي من اللوحة عن طريق اللحام. عادةً ما يتم تجميع تقنية الثقب المستعرض باللحام اليدوي أو اللحام الموجي. يوفر التجميع عبر الثقب المستعرض رابطًا ميكانيكيًا قويًا وموصلية كهربائية ممتازة، مما يجعله خيارًا مثاليًا للمكونات أو المعدات الثقيلة التي تتحمل الضغط الميكانيكي.

٤. تجميع لوحات الدوائر المطبوعة بتقنية التركيب السطحي (SMT):

تُستخدم تقنية SMT حاليًا على نطاق واسع لدى العديد من الشركات المصنعة، حيث يتم تركيب المكونات مباشرةً على سطح لوحة الدوائر المطبوعة دون الحاجة إلى ثقوب. تتميز تقنية SMT بمزايا متعددة، مثل تقليل الحجم والوزن وتعقيد التركيب، وزيادة كثافة المكونات، وتحسين أداء الترددات العالية.

٥. تجميع لوحات الدوائر المطبوعة المختلطة:

يشمل التجميع المختلط تقنية الثقب السطحي وتقنية SMT لتلبية متطلبات محددة للأجهزة الإلكترونية. يُستخدم التجميع المختلط عادةً في الحالات التي تتطلب دمج تقنيتين لتلبية معايير الأداء والتصميم المطلوبة.

ما هي مكونات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة؟

تتكون المكونات من لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتجميع. يمكن تقسيم مكونات PCBA إلى نوعين: مكونات نشطة ومكونات سلبية. مثل الدوائر المتكاملة (ICs) والترانزستورات، تنتمي هذه المكونات إلى مكونات نشطة تحتاج إلى مصدر طاقة للعمل. أما المكونات السلبية فهي مكونات تعمل دون الحاجة إلى مصدر طاقة، مثل المقاومات والمكثفات والمحاثات.

يُعد اختيار مكونات تجميع لوحة الحاسوب أمرًا بالغ الأهمية، حيث تشمل المعايير الخصائص الكهربائية والحجم والتكلفة. يجب تحسين الخصائص الكهربائية للمكونات لضمان استيفاء مجموعة لوحات الدوائر المطبوعة لمواصفات الاستخدام. يجب تحسين أبعاد المكونات لضمان إمكانية تركيبها على لوحة الدوائر المطبوعة. يجب تحسين تكلفة المكونات لضمان تصنيع فعال للوحة الدوائر المجمعة.

عملية تجميع لوحات الدوائر المطبوعة:

عملية تجميع لوحات الدوائر المطبوعة معقدة للغاية وتتضمن عدة مراحل. فيما يلي شرح عام للعملية النموذجية:

1. الخطوة الأولى: التصميم والتخطيط: تتضمن هذه الخطوة استخدام برنامج احترافي لإنشاء تصميم شامل لتخطيط تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة للعميل، بما في ذلك موقع المكونات، وتوصيلات التوصيلات الكهربائية، والوظائف العامة للدائرة.

٢. الخطوة الثانية: تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة: يستخدم مُصنِّعو لوحات الدوائر المطبوعة الألياف الزجاجية المُغلَّفة بالنحاس، ويتبعون سلسلة من العمليات، تشمل الحفر، ووضع قناع لحام، وطلاء النحاس، وطلاء القصدير، وطلاء النيكل، وطلاء الفضة والذهب، والنقش، والخبز، والتقشير الكيميائي، ومعالجة الألياف الزجاجية والإيبوكسي تحت التفريغ والضغط، وتوصيل الأسلاك، والاختبار، لإنتاج لوحات دوائر مطبوعة متينة ذات عمر خدمة طويل.

٣. الخطوة الثالثة: معجون اللحام: معجون اللحام مادة تُستخدم في تقنية التركيب السطحي (SMT) لربط المكونات بلوحة الدوائر المطبوعة (PCB). وهو مزيج من سبيكة لحام مسحوقة ومادة رابطة. يُوضع المعجون على مجموعة لوحة الدوائر المطبوعة باستخدام استنسل، مع التأكد من أنه يغطي فقط الوسادات التي ستوضع عليها المكونات. بعد تركيب المكونات، تخضع اللوحة لعملية إعادة انصهار حيث يذوب المعجون، مُشكِّلاً وصلات لحام صلبة تُثبِّت المكونات.يأتي معجون اللحام بتركيبات مختلفة، حسب نوع سبيكة اللحام وتدفقها، ويلعب دورًا حاسمًا في ضمان موثوقية التوصيلات الكهربائية.

4. الخطوة الرابعة: وضع المكونات: وفقًا لتصميم وتخطيط لوحة الدائرة المطبوعة الأولية والتجميع، يتم تجميع المكونات الإلكترونية في لوحات الدوائر المطبوعة المجمعة من خلال آلات آلية أو عمل يدوي.

5. الخطوة الخامسة: لحام إعادة الانصهار: يُعد لحام إعادة الانصهار تقنية لحام شائعة للتركيب السطحي (SMT). تستخدم هذه الطريقة درجة حرارة الانصهار عند درجات حرارة عالية ودوران الهواء الساخن للحام المكونات الإلكترونية بتجميع لوحات الدوائر المطبوعة. تُعد هذه التقنية لحامًا فعالًا وسريعًا ومنخفض التكلفة، لذا تُستخدم على نطاق واسع في الإنتاج الضخم.

6. الخطوة السادسة: الاختبار: يشمل اختبار PCBA اختبار ICT وFCT واختبار التقادم وAOI، وما إلى ذلك، لضمان جودة وموثوقية لوحة الدائرة. يكشف اختبار ICT عبر الإنترنت عن دائرة مفتوحة أو دائرة قصر، وما إلى ذلك؛ ويؤكد اختبار FCT الوظيفي جودة لوحة الدائرة. يحاكي اختبار الشيخوخة ظروف استخدام المنتج؛ ويقوم الفحص البصري التلقائي من AOI بالتقاط صور للوحة الدوائر المطبوعة ومقارنتها بالرسم التخطيطي. فحص لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA):

1. الفحص البصري: فحص سطح لوحة الدوائر المطبوعة المجمعة بالعين المجردة أو تحت المجهر للبحث عن عيوب واضحة، مثل ضعف وصلات اللحام، وعدم محاذاة المكونات، والأجزاء المفقودة، وما إلى ذلك.

2. الفحص البصري الآلي (AOI): استخدام كاميرات عالية الدقة وبرامج معالجة الصور للكشف تلقائيًا عن العيوب على سطح لوحة الدوائر المطبوعة، مثل ضعف وصلات اللحام، وعدم محاذاة المكونات، والأجزاء المفقودة، وما إلى ذلك.

3. الفحص الآلي بالأشعة السينية (AXI): استخدام تقنية الأشعة السينية لفحص الهيكل الداخلي لتجميع لوحة الدوائر المطبوعة للتحقق من جودة وصلات اللحام، وملء الثقوب، ومحاذاة المكونات، وما إلى ذلك.

4. الاختبار داخل الدائرة (ICT): استخدام مجسات اختبار أو مسامير لاختبار الأداء الكهربائي لكل مكون، بما في ذلك المقاومات، والمكثفات، والثنائيات، والمحاثات، وما إلى ذلك، عندما تكون الدائرة غير متصلة بالتيار الكهربائي.

٥. الاختبار الوظيفي: دمج لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA) في المنتج وإجراء اختبارات تشغيل فعلية للتحقق من وظائفها وأدائها.

٦. اختبار قابلية اللحام: اختبار أداء لحام وصلات اللحام والثقوب لضمان عملية لحام سلسة.

٧. الاختبار البيئي: اختبار أداء تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA) ولوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) في ظل ظروف بيئية مختلفة (مثل درجات الحرارة العالية والمنخفضة والرطوبة والاهتزاز، إلخ).

٨. اختبار التصوير الحراري: استخدام معدات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء للكشف عن توزيع درجة حرارة لوحة الدوائر المطبوعة المجمعة أثناء التشغيل، واكتشاف النقاط الساخنة ومشاكل ارتفاع درجة الحرارة.

٩. اختبار النظافة: الكشف عن الملوثات الأيونية على أسطح لوحة الدوائر المطبوعة ووصلات اللحام لضمان استيفاء النظافة للمتطلبات.

تغليف لوحة الدوائر المطبوعة (PCBA):

١. الحماية من الكهرباء الساكنة: يجب تغليف جميع مجموعات لوحات الدوائر المطبوعة (PCBAs) في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة أو أغلفة رغوية مضادة للكهرباء الساكنة لمنع تلف المكونات بسبب الكهرباء الساكنة. يمكن وضع لوحة الدوائر المطبوعة المغلقة في أكياس فقاعية مضادة للكهرباء الساكنة أو أكياس واقية من الكهرباء الساكنة.

2. تغليف مقاوم للرطوبة: لمنع تأثير الرطوبة على لوحة الدوائر، يُنصح بإضافة مواد مجففة واستخدام عبوات أو صناديق مفرغة من الهواء، خاصةً للنقل لمسافات طويلة أو التخزين طويل الأمد. يساعد التغليف المفرغ من الهواء على تقليل دخول الرطوبة، وبالتالي حماية مكونات لوحة الدوائر المطبوعة من الأكسدة أو التلف الناتج عن الرطوبة.

3. حماية التوسيد: استخدم مواد مثل الرغوة أو البولي إيثيلين الموسع (EPE) أو غلاف الفقاعات لمنع الصدمات والاهتزازات أثناء النقل. يمكن إضافة مواد توسيد إضافية داخل العبوة الخارجية لتقليل القوى الخارجية على المنتج.

4. تغليف مصنف: بالنسبة للكميات الكبيرة من تجميعات لوحات الدوائر المطبوعة، يُنصح بتصنيفها وفقًا للمواصفات والنماذج والدفعات، مع إرفاق ملصقات واضحة. يجب أن تحتوي كل عبوة على قائمة منتجات (BOM) أو تقرير فحص أو شهادة مطابقة لسهولة العد والتتبع. ٥. متطلبات التغليف الخارجي: عادةً ما يُصنع التغليف الخارجي من صناديق من الورق المقوى أو الخشب، ويجب أن تتمتع بقوة ومقاومة ضغط كافية لمنع التشوه أثناء النقل. يجب أن تحمل علبة التغليف علامات "مقاوم للرطوبة"، و"يُرجى التعامل معه بحرص"، و"مضاد للكهرباء الساكنة"، وغيرها من الرموز.

الخلاصة:

باختصار، تلعب تقنية تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBA) دورًا حيويًا في العديد من الصناعات، مثل السيارات، والأتمتة الصناعية، والاتصالات، والقطاع الطبي، وغيرها، حيث تشمل تجميع المكونات الإلكترونية على لوحات الدوائر المطبوعة. على مر السنين، تطورت عملية تجميع لوحات الدوائر المطبوعة بسرعة لتلبية الطلب على أجهزة إلكترونية أصغر حجمًا وأكثر قوة وكفاءة.