مجال تطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة التي يجب أن تعرفها

الكلمات المفتاحية: لوحات الدوائر

تعتبر لوحات الدوائر المطبوعة، أو لوحات الدوائر المطبوعة، مكونات فرعية مهمة جدًا للمكونات الإلكترونية. يستخدمها الجميع يوميًا وهي ذات صلة كبيرة بالعديد من مجالات العمل والنشاط التجاري. هناك كمية لا تُحصى تقريبًا من التطبيقات للوحات الدوائر المطبوعة، لكننا سنلقي نظرة على عشرة استخدامات نموذجية للوحات الدوائر المطبوعة.

ماذا تفعل لوحة الدوائر المطبوعة؟

لوحات الدوائر المطبوعة هي طباعات تربط الأجهزة الإلكترونية. الآن، أصبحت مكونات متأصلة في الإلكترونيات التي نعتمد عليها في حياتنا اليومية عبر مختلف الصناعات. يتم تصنيعها من مادة لا توصل الكهرباء، بينما تُنقش الخطوط والوسادات والتشكيلات المماثلة الأخرى من صفائح النحاس التي تربط جميع المكونات الإلكترونية لمنتج معين. قد تحتوي بعض لوحات الدوائر المطبوعة الأخرى على مكونات أخرى مثل المكثفات والمقاومات الملحومة باللوحة.

أنواع عمليات التجميع

هناك نهجان عامان لتطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة: التثبيت عبر الفتحات والتركيب السطحي.

التثبيت عبر الفتحات

في عملية التثبيت عبر الفتحات، يقوم المجمع بإدخال دبابيس المكونات في ثقوب محفورة على لوحة الدوائر المطبوعة العارية. كانت هذه التكنولوجيا هي الأولى المستخدمة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة.

يمكن أن توفر تكنولوجيا التثبيت عبر الفتحات ربطًا أكثر متانة مقارنة بتكنولوجيا التركيب السطحي، ولهذا السبب يتم تطبيقها في الأنظمة الحرجة. هذا لأن الدبابيس تمتد على طول اللوحة بأكملها على عكس التركيب السطحي حيث تُلحم الدبابيس على السطح. تُستخدم تكنولوجيا التثبيت عبر الفتحات أيضًا في الأجهزة المستخدمة للاختبار، وخاصة النماذج الأولية، لأن هذه المكونات مناسبة جدًا للتعديلات اليدوية.

التركيب السطحي

التركيب السطحي هو في الأساس وضع المكونات على سطح لوحة الدوائر المطبوعة باستخدام اللحام. تم اختراع هذه الطريقة في الستينيات، لكنها بدأت في الانتشار في الثمانينيات وأصبحت شائعة منذ ذلك الحين. لقد أصبحت الأكثر شيوعًا في الاستخدام ويشار إليها باسم طريقة تركيب المكونات. في لوحة التركيب السطحي، يتم ربط الطبقات المختلفة للوحة الدوائر المطبوعة ليس عبر الفتحات، ولكن عبر مكونات صغيرة تسمى "الفيا".

تتيح طريقة التركيب هذه للمجمع تركيب مكونات أخرى على الجانب الآخر من اللوحة أيضًا. يمكن أن تكون المكونات المركبة صغيرة الحجم، وبالتالي يمكن وضع المزيد من المكونات في لوحة واحدة. هذا يقلل التكلفة وقد جعل من الممكن استمرار انخفاض حجم الأجهزة الإلكترونية عامًا بعد عام. ميزة أخرى للتركيب السطحي هي أنه يمكن إنجازه في وقت أقصر نسبيًا وهو عملية أقل تعقيدًا من التثبيت عبر الفتحات، وبالتالي يقلل التكلفة.

أين يمكن العثور على لوحات الدوائر المطبوعة؟ فيما يلي عشرة من أكثر استخدامات لوحات الدوائر المطبوعة شيوعًا حسب السوق:

الأجهزة الطبية

يتم استخدام أعداد متزايدة من لوحات الدوائر المطبوعة في قطاع الرعاية الصحية مع تطور التقنيات التي تتيح قدرات جديدة. تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة في الأجهزة المطبقة في التشخيص والمراقبة والمعالجة وغيرها.

يجب توخي الحذر الشديد أثناء تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الطبية، لأن وظائفها حساسة للغاية وقد تكون ضرورية جدًا لرفاهية المريض. في بعض الاستخدامات، تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة أيضًا مواصفات للنظافة، خاصة تلك المزروعة في الأنظمة. تتطلب الأجهزة المزروعة والعديد من التطبيقات الأخرى مثل أجهزة مراقبة غرفة الطوارئ أن تكون اللوحات المستخدمة صغيرة الحجم نسبيًا. بسبب هذا، فإن العديد من لوحات الدوائر المطبوعة الطبية هي لوحات ذات توصيل عالي الكثافة أو لوحات دوائر مطبوعة طبية عالية الكثافة.

استخدام لوحات الدوائر المطبوعة في الأجهزة الطبية

أنظمة التصوير الطبي: عادةً ما تستخدم التصوير المقطعي المحوسب، والتصوير المقطعي بمساعدة الكمبيوتر والماسحات الضوئية فوق الصوتية لوحات الدوائر المطبوعة، كما تفعل أجهزة الكمبيوتر التي تجمع وتفسر هذه الصور.

أجهزة المراقبة: تستخدم المعدات التي تقيس معدل ضربات القلب وضغط الدم ومستوى السكر في الدم والسمنة والعديد غيرها أجزاء إلكترونية لأخذ القراءة.

مضخات التسريب: تشمل مضخات التدفق الوريدي مضخات التسريب الوريدي لإعطاء الإنسولين، ومضخات التسكين التي يتحكم بها المريض، وما شابه ذلك التي تقدم حجمًا محددًا من السائل للمريض. تعتمد هذه المنتجات على لوحات الدوائر المطبوعة من أجل العمل بشكل مثالي وبالدقة الصحيحة.

الأجهزة الداخلية: الأجهزة القابلة للزرع داخليًا مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب والأجهزة الأخرى ذات الصلة تحتاج إلى لوحات دوائر مطبوعة صغيرة لاستخدامها.

اليوم، واصلت الصناعة الطبية الترحيب بطرق جديدة لتوظيف الإلكترونيات. مع تقدم تطور هذه التكنولوجيا وأصبح تصغير حجم اللوحات وزيادة كثافتها وموثوقيتها أمرًا ممكنًا وفعالًا من حيث التكلفة، فإن دور لوحة الدوائر المطبوعة في الرعاية الصحية سيستمر في النمو.

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED)

تعد الصمامات الثنائية الباعثة للضوء نوعًا واسع الانتشار آخر من المصابيح شائع التطبيق في الإضاءة السكنية والتجارية وفي صناعة السيارات والطب وهندسة الحاسوب وغيرها الكثير. يتم استخدامها لأنها موفرة للطاقة، وتعمر طويلاً، ومضغوطة الحجم.

لوحة الدوائر المطبوعة لها أيضًا وظيفة للمساعدة في تبديد الحرارة بعيدًا عن المصباح في تطبيقات استخدام الصمامات الثنائية الباعثة للضوء. سيوضح هذا البحث كيف أن الحرارة الشديدة لها تأثير سلبي على العمر الافتراضي العام للصمامات الثنائية الباعثة للضوء. لهذا السبب عادة ما تُصنع لوحات الدوائر المطبوعة المستخدمة في إنتاج الصمامات الثنائية الباعثة للضوء من الألومنيوم – فهذا المعدن يوصل الحرارة بشكل جيد مقارنة بالمعادن الأخرى. سيقلل هذا من تعقيد التصميم، ولا حاجة بعد الآن إلى وجود مشتت حراري إضافي مما يؤدي إلى الوصول إلى حجم أصغر في التصميم.

يمكنك العثور على لوحات الدوائر المطبوعة للصمامات الثنائية الباعثة للضوء في:

الإضاءة السكنية: تساعد المصابيح الذكية والصمامات الثنائية الباعثة للضوء أصحاب المنازل على إضاءة ممتلكاتهم بأكثر الطرق كفاءة ممكنة.

إضاءة واجهات المحلات: يمكن للشركات استخدام الصمامات الثنائية الباعثة للضوء للإشعارات الخاصة وكذلك لإضاءة منافذ بيعها.

شاشات السيارات: يمكن استخدام لوحات الدوائر المطبوعة للصمامات الثنائية الباعثة للضوء كعنصر في مؤشرات لوحة القيادة الجديدة، والمصابيح الأمامية، ومصابيح الفرامل، وغير ذلك الكثير.

شاشات الحاسوب: تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة للصمامات الثنائية الباعثة للضوء على نطاق واسع لتوفير الطاقة للمؤشرات والشاشات في أجهزة الحاسوب المحمولة والمكتبية.

الإضاءة الطبية: تساعد الصمامات الثنائية الباعثة للضوء في إضاءة منطقة ما بشكل جيد وتصدر حرارة أقل، مما يجعلها مناسبة للاستخدامات الطبية؛ بما في ذلك الإجراءات الجراحية والطوارئ.

في المستقبل، سيتم استخدام الصمامات الثنائية الباعثة للضوء بشكل شائع في أنظمة متنوعة، لذلك من المتوقع أن تزداد مشاركة لوحات الدوائر المطبوعة في الإضاءات.

الإلكترونيات الاستهلاكية

بعض الأجهزة الإلكترونية المستخدمة في الحياة اليومية مثل الهواتف الذكية وأجهزة الحاسوب من بين العديد من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الأخرى لا يمكن أن تعمل بدون لوحات الدوائر المطبوعة. إذا واصلنا إدخال الأجزاء الإلكترونية في معظم المنتجات، فإن لوحات الدوائر المطبوعة لا مفر منها في وجودنا.

مخفية في الساعات، والمعصم، والملابس بشكل عام، والتي لا تزال قادرة على تنفيذ العديد من الوظائف المعقدة مع استخدام لوحات دوائر مطبوعة صغيرة الحجم بدرجة عالية من كثافة التوصيل. يجب أن تكون لوحات الدوائر المطبوعة المطلوبة للإلكترونيات الاستهلاكية غير مكلفة إلى حد ما أيضًا، حتى لا ترفع سعر المنتج النهائي بشكل كبير. يحتاج المصنعون أيضًا إلى لوحات موثوقة، لأنهم يحتاجون إلى أن تعمل منتجاتهم بشكل صحيح إذا كانوا يرغبون في البقاء في السوق.

أجهزة الاتصالات: العديد من منتجات الإلكترونيات الاستهلاكية مثل الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، والساعات الذكية، وأجهزة الراديو ومنتجات الاتصالات لن تكون ممكنة بدون لوحات الدوائر المطبوعة.

أجهزة الحاسوب: لوحات الدوائر المطبوعة شائعة في كل من الاستخدام الشخصي والتجاري لأجهزة الحاسوب.

أنظمة الترفيه: الأجهزة المنزلية بما في ذلك أجهزة التلفزيون، وأجهزة الاستريو، وأجهزة ألعاب الفيديو، وأنظمة التسلية الإلكترونية والافتراضية كلها تستخدم لوحات الدوائر المطبوعة.

الأجهزة المنزلية: تقريبًا جميع الأجهزة المنزلية تحتوي أيضًا على إلكترونيات ولوحات دوائر مطبوعة، مثل الثلاجات، وأفران الميكروويف، وصانعات القهوة.

المعدات الصناعية

تطبيق لوحة الدوائر المطبوعة في المجال الصناعي واسع جدًا، يتراوح من منتجات الكمبيوتر، ومنتجات الاتصالات، والسيارات، والأجهزة المنزلية، والمعدات الطبية، وآلات التعدين وغيرها من المنتجات ذات البيئات القاسية. تدفع المكونات الإلكترونية معظم الأجهزة الموجودة في مرافق التصنيع ومعالجة التوزيع وكذلك أنواع أخرى من الصناعات.

تتطلب لوحة الدوائر المستخدمة في القطاع الصناعي طاقة عالية في بعض الحالات اعتمادًا على متطلبات الصناعات التي تستخدم فيها، ويجب أن تكون متينة وقادرة على تحمل البيئة داخل المنشآت الصناعية. قد تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة قدرة تحمل فيزيائية للتعامل القاسي، أو الاهتزازات المعقدة للآليات أو التغيرات، أو درجات الحرارة العالية أو المنخفضة، أو التعامل الحساس كيميائيًا.