PCB – מעגלים מודפסים

חריטת מעגלים מודפסים (PCB) היא טכניקה מרכזית בתחום האלקטרוניקה, שחוללת מהפכה בעיצוב, ייצור והרכבה של רכיבים (מעגלים חשמליים).

מהו מעגל מודפס (Printed Circuit Board – PCB)?

לוח מעגלים מודפס הוא מרכיב בסיסי בכל מכשיר אלקטרוני. הוא משמש להרכבה וחיבור של רכיבים אלקטרוניים, דרך מסלולים מוליכי חשמל שנחרטים על לוח מתכת (לא מוליכה). לוח יכול להיות מורכב משכבה אחת, שתיים או יותר של מעגלים מודפסים. 

מהם היתרונות של שימוש במעגלים מודפסים?

חיסכון בזמן

היתרון הראשון של שימוש ב-PCB קשור לזמן שנחסך בעת חיבור רכיבים שונים במכשיר. ה-PCB פועל כמו מפה, שמציינת בצורה ברורה היכן כל רכיב אלקטרוני חייב להיות ממוקם. לכן, בכל פעם שצריך להגדיר או לבנות מכשיר חדש, יש "מפת אלקטרוניקה", שתבטיחה שכל עותק של המוצר מכיל את אותם אלמנטים ופונקציות. כך, ניתן לייצר מוצר אמין שניתן לשכפל ללא בעיות.

ביצועים גבוהים

כאשר  מתבססים על עיצוב PCB טוב, אפשר להיות בטוחים שהרכיבים האלקטרוניים של המכשיר ישתלבו בצורה שתתרום באופן חיובי לביצועים טובים. גם אם המכשיר האלקטרוני יפעל שעות רבות ברצף, PCB מעוצב היטב יבטיח שהמוצר מספק תוצאות מצוינות.

מה קורה כאשר להתקן חומרה יש PCB מעוצב בצורה גרועה או ללא החומרים המתאימים? המוצר עשוי להיות מועד לכשלים בטווח הארוך (קצרים, פסגות מתח גבוהות, השפעה של טמפרטורה גבוהה וכו').

עלויות ייצור נמוכות יותר

פיתוח אמין של מעגלים מודפסים מביא יתרון גדול: כאשר נדרש ייצור של מאות או אלפי יחידות, PCB מתוכנן היטב עוזר להפחית את עלויות הייצור, מכיוון שכבר קיים מבנה שניתן לשכפל ללא בעיות.

התאמה לכל מידה

אחד היתרונות הגדולים ביותר של מעגלים מודפסים, הוא היכולת לתכנן ולבנות אותם בגדלים שונים. הודות להתקדמות הטכנולוגיה, יש המון מכשירים אלקטרוניים זעירים אשר בהם משולבים PCB. ניתן לתכנן מעגלים מורכבים מאוד בכל גודל, ולהתאים לכל מכשיר.

מהם השלבים העיקריים בתהליך ייצור של PCB?

• עיצוב ותכנון – מהנדסים יוצרים עיצוב PCB באמצעות תוכנה מיוחדת, לתכנון פריסה של מעגלים והגדרת החיבורים. ניתן להשתמש בכלי הדמיה, על מנת לוודא כי המעגל אכן פועל.
• הדפסה ותחריט – העברת עיצוב המעגל על ​​גבי לוח מצופה נחושת, ולאחר מכן חריטה של ​​עודפי נחושת ליצירת נתיבים עבור המעגל החשמלי. יש להציב את החוטים ושאר החלקים באופן שיאפשר את הביצועים הטובים ביותר תוך הקפדה על קישוריות והתחשבות בבעיות כמו אזורים של חום ומתח חשמלי מוגזם: מעצבי PCB חייבים לשקול את הצבת הרכיבים כך שיוכלו להיות מורכבים בצורה הטובה ביותר על ידי היצרן.
• שכבות – עבור מעגלים רב-שכבתיים,  השלב הבא הוא לחבר ולהצמיד שכבות מרובות של מעגלים תחת חום ולחץ.
• גימור – הלחמה זהירה של כל החלקים.

מהם סוגי המבנים השונים של מעגלים מודפסים?

ישנם מספר סוגים של מעגלי PCB, כל אחד מתאים ליישומים ודרישות ספציפיות:

• מעגל מודפס חד-צדדי (Single-sided PCB) – מכיל רכיבים ואלמנטים מוליכים בצד אחד בלבד, אידיאלי עבור התקנים פשוטים בצפיפות נמוכה.
• מעגל מודפס דו-צדדי (Double-sided PCB) – כולל שכבות נחושת מוליכות משני הצדדים, המאפשרות ניתוב חשמלי מורכב יותר וצפיפות מעגלים מוגברת.
• מעגל מודפס רב-שכבתי (Multi-layer PCB) – מורכב משכבות מרובות של מעגלים, משפר את הפונקציונליות ומפחית הפרעות אלקטרומגנטיות, מתאים ליישומים אלקטרוניים מתקדמים.
• מעגל מודפס גמיש (Flexible PCB) – מורכב על חומרי מתכת גמישים, המאפשרים למעגלים חשמליים להתאים לצורות ייחודיות. מושלם עבור סביבות דינמיות או מוגבלות.
• מעגל מודפס קשיח-גמיש (Rigid-Flex PCB) – שילוב של לוחות קשיחים וגמישים ליציבות מכנית וגמישות. מושלם עבור מוצרים אלקטרוניים מורכבים.

מהם החומרים השכיחים המשמשים לייצור לוח הבסיס של PCB?

• FR-4 – החומר הנפוץ ביותר. שילוב של פיברגלס עם שרף אפוקסי, הידוע בעמידותו הגבוהה מאוד בפני חום ובתכונות חזקות של בידוד חשמלי.
• פוליאמיד – חומר שמציע עמידות וגמישות בטמפרטורה גבוהה, הוא לא פעיל כימית, זול וקל מאוד לעיצוב.
• CEM-1 – חומר אפוקסי מרוכב המשמש בעיקר עבור לוחות חד-צדדיים, בשל עלותו הנמוכה ביחס ל-FR-4.
• אלומיניום – מספק פיזור חום מעולה. משתמשים בו בעיקר לייצור תאורת LED וספקי כוח.

לסיכום, מעגלים מודפסים (PCB) מניעים את החדשנות והטכנולוגיה במגוון תעשיות שונות. חברת אדמתי מתמחה בתחום ומתחייבת לאיכות הגבוהה ביותר.