ما هي لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية؟ | دليل شامل للوحات الدوائر المطبوعة الخزفية

بصفتك عاملًا في صناعة الإلكترونيات، قد يثير هذا الحماس الجديد للوحات الدوائر المطبوعة الخزفية (PCB) تفوق أداءها على اللوحات التقليدية قلقك. إذا كنت تتساءل عن ماهية لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية، وتطبيقاتها، وكيفية تصنيعها، فهذه المدونة مخصصة لك. في هذه المدونة، سوف نشرح بالتفصيل لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية ونرى ما الذي يجعلها مختلفة عن لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية وأي منها تحتاجه لاحتياجات الدائرة الخاصة بك.

تُعاني لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية من ضعفٍ كبير في تبديد الحرارة بسبب المواد الأساسية التي تستخدمها، وهي الألياف الزجاجية والإيبوكسي بشكل رئيسي. فهي تحبس الحرارة داخل الدوائر، مما يُسبب تعطلها عند ارتفاع درجة حرارتها، مما يجعلها خيارًا سيئًا للمكونات الكهربائية عالية الأداء.

احتاجت صناعة الإلكترونيات إلى لوحة دوائر مطبوعة (PCB) أفضل لتبديد الحرارة بشكل أفضل من لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية. وسُدّت هذه الفجوة السوقية بلوحات الدوائر المطبوعة الخزفية، التي تتميز بخصائص تبديد حرارة استثنائية مع معامل تمدد حراري (CTE) وثابت عزل كهربائي منخفضين. دعونا نلقي نظرة سريعة على مقدمة PCB الخزفية ونرى متى تحتاج إلى PCB الخزفي.

مقدمة عن لوحة الدوائر المطبوعة الخزفية

في صناعة الإلكترونيات الحديثة، يُتوقع أن تُبدّد لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) الحرارة بشكل أفضل وتُوفّر دعمًا ميكانيكيًا قويًا للمكونات الكهربائية المُلحقة بها. أما لوحة الدوائر المطبوعة الخزفية، كما يوحي اسمها، فتتكون أساسًا من أنوية خزفية. وتستخدم عادةً الألومينا وأكسيد البريليوم وألومينات المغنيسيوم كمواد ركيزة. كما تُستخدم أنوية خزفية أخرى في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية، بما في ذلك كربيد السيليكون وأكسيد الألومنيوم ونتريد البورون وغيرها الكثير. يعتمد اختيار النواة الخزفية المناسبة على متطلبات الدائرة، لأن كل ركيزة من ركائز لوحة الدوائر المطبوعة الخزفية لها خصائصها الفريدة التي تُستخدم بشكل صحيح للحصول على النتيجة المطلوبة.

بعض خصائص النوى السيراميكية هي كما يلي:

1.   الموصلية الحرارية الجيدة.

2.   تآكل أقل.

3.   قوة ميكانيكية محسنة.

4.   تكنولوجيا الأغشية السميكة والرقيقة.

5.   تقنيات التصغير الواسعة.

6.   تتبع لوحة الدائرة الخزفية عالية الكثافة.

7.   التكامل متعدد الطبقات.

لوحة الدوائر المطبوعة الخزفية مقابل لوحة الدوائر المطبوعة التقليدية

يُطرح الآن سؤالٌ حول متى يُنصح باستخدام لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية. في الواقع، تتفوق لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية على اللوحات التقليدية من جميع النواحي. لكن عاملي التكلفة والجودة هما العاملان الأساسيان في اختيار نوع لوحة الدوائر المطبوعة. تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية الخيار الأمثل إذا كنت تبحث عن حلول أقل تكلفة. من ناحية أخرى، تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية الخيار الأمثل إذا كنت تعمل في صناعات دقيقة حيث تنعدم المخاطر، لأنها توفر الموثوقية والمتانة على مر الزمن.

أو يمكنك مقارنة كلا النوعين من لوحات الدوائر المطبوعة ومعرفة ما يميزهما عن بعضهما البعض.

كما يتضح من الجدول أعلاه، تتفوق لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية بشكل كبير على لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية. تتكون مادة ركيزة لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية من أنوية خزفية. تتميز هذه الأنوية بكفاءة أعلى في درجات الحرارة والترددات العالية. ونظرًا لعدم وجود إلكترونات حرة، فإن احتمالية تداخلها مع الإشارات ضئيلة للغاية.

علاوة على ذلك، تمتص مواد راتنجات الإيبوكسي والألياف الزجاجية الرطوبة مع مرور الوقت. وقد لاحظنا أيضًا ارتفاعًا في امتصاص الرطوبة وانفصال الطبقات الفيزيائية في لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية. من ناحية أخرى، تُعتبر لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية أقل امتصاصًا للرطوبة، مما يجعلها أكثر استقرارًا في البيئات ذات الرطوبة الأعلى من المعتاد.

تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية أقل تكلفة. ولكن نظرًا لضعف خصائص تبديد الحرارة، فهي ليست خيارًا عمليًا للتصغير. في المقابل، تتفوق لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية على التقليدية في هذا الجانب بفضل تصميماتها عالية الكثافة. لذا، يمكن استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية في الدوائر الصغيرة جدًا.

مزايا السيراميك ثنائي الفينيل متعدد الكلور

Sأعلى Hأكل Cالقدرة على التوصيل

من أبرز فوائد لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية قدرتها الفائقة على توصيل الحرارة. في التطبيقات عالية الكثافة، مثل مكونات الترددات الراديوية، وإلكترونيات الطاقة، ووحدات LED، حيث يجب تصريف الحرارة لضمان أداء كهربائي سلس ومنع أي تسرب حراري، يُنصح بشدة باستخدام لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية. علاوة على ذلك، مع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية، يُمكن دمج موصلات عالية الكثافة (HDIs) في الدوائر المصغرة. ونظرًا لعدم الحاجة إلى أي مشتتات حرارية، يُصبح العمل مع لوحات الدوائر الصغيرة أسهل. على عكس لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية، تحتاج إلى إعداد مناسب لمشتت حراري لتبديد الحرارة بشكل أفضل، مما يشغل مساحة أكبر.

انخفاض CTE

الميزة الثانية للوحات الدوائر المطبوعة الخزفية هي انخفاض معامل التمدد الحراري (CTE). يُضاهي هذا المعامل معامل التمدد الحراري لأشباه الموصلات. علاوة على ذلك، تُمكّنها الوصلات القوية بين الذرات من العمل بكفاءة في درجات الحرارة العالية دون المساس بالكفاءة.

تسرب عازل محدود

تسرب العازل في لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية محدود، وعادةً ما يكون أقل من 0.001، حتى في الترددات العالية. هذه الخاصية تسمح باستخدامها في الأجهزة عالية التردد، بما في ذلك البنية التحتية لشبكات الجيل الخامس (5G) ودوائر الموجات الدقيقة.

Tهيرمال Sعرقوب الخيل Resistance

تتميز لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية بأداء أفضل في درجات الحرارة القصوى، كما أنها تُنظّم الحرارة بكفاءة. وخاصةً في صناعة إلكترونيات الطيران، تتميز لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية بأداء أفضل بفضل قدرتها على دعم تقنية الرقاقة على اللوحة (COB) للتثبيت المباشر بالقالب.

أنواع السيراميك ثنائي الفينيل متعدد الكلور

في هذا القسم، سنناقش أربعة أنواع رئيسية من لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية. لا تقتصر هذه الأنواع على أربعة أنواع فقط، ولكن لتكوين فكرة عن أنواع ركائز لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية المتعددة، إليك بعضًا من النوى الخزفية الشائعة والمستخدمة بكثرة في لوحات الدوائر المطبوعة.

لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية المصنوعة من الألومينا (Al₂O₃)

تُعد الألومينا من أكثر ركائز لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من السيراميك استخدامًا نظرًا لانخفاض تكلفتها. تتميز بموصلية حرارية تتراوح بين 20 و30 واط/متر كلفن، أي ما يصل إلى 65 ضعفًا مقارنةً بلوحات الدوائر المطبوعة التقليدية المصنوعة من FR-4. إليك ملخص للوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من سيراميك الألومينا.

لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية المصنوعة من نيتريد الألومنيوم (AIN)

تتميز لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من سيراميك نيتريد الألومنيوم بتكلفة تصنيع مرتفعة نسبيًا مقارنةً بالألومينا، إلا أنها تتميز بموصلية حرارية استثنائية تتراوح بين 140 و180 واط/متر كلفن، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للدوائر عالية الطاقة والتردد. إليك المزيد من التفاصيل حول لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من سيراميك نيتريد الألومنيوم.

لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية المصنوعة من أكسيد البريليوم (BeO)

تتميز لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من سيراميك أكسيد البريليوم بأعلى قيمة توصيل حراري، تتراوح بين 250 و300 واط/متر كلفن، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للاستخدام في الدوائر التي تتطلب أداءً عاليًا في درجات حرارة عالية. إليك لمحة موجزة عنها.

لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية المصنوعة من ألومينات المغنيسيوم (MgAl₂O₄)

وبالمقارنة مع BeO وAIN، فإن ألومينات المغنيسيوم، التي تتمتع بموصلية حرارية منخفضة للغاية، تعد خيارًا أكثر تكلفة.

عملية تصنيع السيراميك ثنائي الفينيل متعدد الكلور

من الضروري لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية اتباع سلسلة من الخطوات الدقيقة. يجب أن تضمن جميع هذه الخطوات أن تلبي لوحة الدوائر المطبوعة الخزفية الغرض المقصود منها تمامًا.

الخطوة الأولى في تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة الخزفية هي تحليل الاحتياجات والقوة المطلوبة والصلابة والخصائص المرتبطة بموصليتها.

ثانيًا، علينا اختيار ركيزة سيراميكية مناسبة للوحة الدوائر المطبوعة. وكما هو الحال مع أي منتج آخر، تختلف المواد التي تلبي احتياجات مختلفة. يُعدّ الألومينا خيارًا شائعًا للمشاريع ذات الميزانية المحدودة. كما يُعدّ نتريد الألومنيوم وأكسيد البريليوم خيارين عمليين عندما يتطلب المشروع موصلية حرارية عالية ليكون في المقدمة.

بعد أن نحصل على القاعدة المثالية للوحة الدوائر المطبوعة الخزفية، يحين وقت النقش بالليزر لطباعة الدوائر. تُنشئ هذه النقشات مسارًا لتدفق الكهرباء. بعد ذلك، وحسب تعقيد الدائرة، نستخدم ترسيب الأغشية السميكة أو الرقيقة لإنشاء المسارات الموصلة المطلوبة.

الآن تأتي الخطوة الأهم - إشعال اللوح في درجات حرارة عالية. هذه الحرارة الشديدة تدمج كل شيء معًا، لتجعله وحدة متماسكة.

لكن هذا لم ينتهِ بعد. تستمر رحلة لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية بحفر ثقوبٍ لصنع حوامل لتوصيل المكونات الأخرى - تمامًا مثل بناء مدينة مصغّرة. بعد ذلك، تُحمّى لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية بطبقةٍ مقاومةٍ للتآكل.

وأخيرًا، يُراقب فريق ضمان الجودة ويُحلل بدقة عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية بأكملها. مع كل خطوة تتطلب عناية فائقة بالتفاصيل، لا يُمكننا المخاطرة بأي خطوة، لأن أي خطوة خاطئة ستُدمر النظام الكهربائي بأكمله.

هذا هو السبب بالتحديد وراء توصيتنا الدائمة لعملائنا بالبحث عن شركة تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية الموثوقة مثل PCBasicلمزيد من المعلومات أو للحصول على عرض أسعار، قم بزيارة www.pcbasic.com.

تطبيقات الألواح الخزفية

إلكترونيات القوى

تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية بكثرة في المحولات ومحركات الأقراص. والسبب الرئيسي هو قدرتها على تبديد الحرارة بشكل أفضل.

دوائر الترددات اللاسلكية والميكروويف

تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية أيضًا على نطاق واسع في أنظمة الترددات الراديوية والموجات الدقيقة، نظرًا لعدم تداخلها بسهولة مع الترددات العالية، وذلك بفضل ثابت عزلها الكهربائي المنخفض. علاوة على ذلك، يُمكنك استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية في أنظمة الأقمار الصناعية، والتي عادةً ما تُربط بركائز BeO2 وAIN.

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء والبصرياتإلكترونيات

عند استخدام مصابيح LED عالية الطاقة لفترات طويلة، ترتفع درجة حرارة الدائرة الكهربائية بشكل كبير، مما يتطلب سحب هذه الحرارة. لهذا السبب، تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية في هذه الأجهزة. وبالمثل، تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية أيضًا في الثنائيات الضوئية والثنائيات الليزرية لتقليل الإجهاد الحراري.

إلكترونيات السيارات

في صناعة السيارات، تُصنع كل سيارة جديدة في المنافسة بمواصفات وأداء أفضل. ولجعل النظام الكهربائي للسيارة أكثر موثوقية ومقاومة للحرارة، يستخدم المهندسون لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية لتحسين تبديد الحرارة وتحسين الأداء العام للمركبات.

الفضاء والدفاع

في درجات الحرارة المرتفعة، تساعد لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية على تقليل الضغط الحراري بشكل أفضل من أي نوع آخر من لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية.

الخاتمة

تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية الخيار الأمثل لأي شخص يبحث عن استثمار طويل الأجل في مجال الدوائر الإلكترونية. فاستخداماتها وخصائصها تتجاوز لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية. إذا كنت تبحث عن شريك PCB من السيراميك، PCBasic نحن ندعمك! يمكننا تصنيع لوحات دوائر مطبوعة سيراميكية عالية الجودة لمشاريعك بسرعة وكفاءة. لمعرفة المزيد، تفضل بزيارة www.pcbasic.com وانظر ماذا يمكنهم أن يفعلوا من أجلك!

حول PCBasic

الوقت هو المال في مشاريعك - و PCBasic يحصل عليه. PCBasic هو شركة تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الذي يُعطي نتائج سريعة وخالية من العيوب في كل مرة. خدمات تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تشمل دعمًا هندسيًا متخصصًا في كل خطوة، مما يضمن أعلى جودة في كل لوحة. بصفتنا شركة رائدة الشركة المصنعة لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور, نقدم حلاً شاملاً يُبسط سلسلة التوريد الخاصة بك. تعاون مع فريقنا المتطور مصنع نموذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتحقيق تحولات سريعة ونتائج متفوقة يمكنك الوثوق بها.