لوحة الدوائر المطبوعة

لوحة الدوائر المطبوعة ( PCB )، والتي تسمى أيضًا لوحة الأسلاك المطبوعة ( PWB )، هي وسيلة تستخدم لتوصيل المكونات أو "توصيلها" ببعضها البعض في الدائرة . وهي تأخذ شكل هيكل شطيرة مغلف من طبقات موصلة وعازلة : تم تصميم كل طبقة موصلة بنمط من المسارات والطائرات والميزات الأخرى (على غرار الأسلاك على سطح مستو) محفورة من طبقة واحدة أو أكثر من طبقات النحاس المغلفة على أو بين طبقات صفائح من ركيزة غير موصلة. ^[1] يمكن تثبيت المكونات الكهربائية على منصات موصلة على الطبقات الخارجية، بشكل عام عن طريق اللحام ، الذي يربط المكونات كهربائيًا ويثبتها ميكانيكيًا باللوحة. تضيف عملية تصنيع أخرى فتحات مثقوبة تسمح بالترابط الكهربائي بين الطبقات الموصلة.

تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة في جميع المنتجات الإلكترونية تقريبًا. تشمل البدائل للوحات الدوائر المطبوعة لف الأسلاك والبناء من نقطة إلى نقطة ، وكلاهما كان شائعًا في السابق ولكن نادرًا ما يستخدم الآن. تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة جهدًا تصميميًا إضافيًا لوضع الدائرة، ولكن يمكن أتمتة التصنيع والتجميع. يتوفر برنامج أتمتة التصميم الإلكتروني للقيام بالكثير من عمل التخطيط. يعد الإنتاج الضخم للدوائر باستخدام لوحات الدوائر المطبوعة أرخص وأسرع من طرق التوصيل الأخرى، حيث يتم تركيب المكونات وتوصيلها في عملية واحدة. يمكن تصنيع أعداد كبيرة من لوحات الدوائر المطبوعة في نفس الوقت، ويجب أن يتم التخطيط مرة واحدة فقط. يمكن أيضًا تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة يدويًا بكميات صغيرة، مع فوائد أقل. ^[2]

يمكن أن تكون لوحات الدوائر المطبوعة أحادية الجانب (طبقة نحاسية واحدة)، أو مزدوجة الجانب (طبقتان نحاسيتان على جانبي طبقة ركيزة واحدة)، أو متعددة الطبقات (طبقات خارجية وداخلية من النحاس، بالتناوب مع طبقات الركيزة). تسمح لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات بكثافة مكونات أعلى بكثير، لأن آثار الدوائر على الطبقات الداخلية قد تشغل مساحة سطحية بين المكونات. كان ارتفاع شعبية لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات بأكثر من مستويين، وخاصة بأكثر من أربعة، من النحاس متزامنًا مع اعتماد تقنية التركيب السطحي . ومع ذلك، فإن لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات تجعل إصلاح الدوائر وتحليلها وتعديلها ميدانيًا أكثر صعوبة وغير عملية عادةً.

تجاوزت السوق العالمية لثنائي الفينيل متعدد الكلور العارية 60.2 مليار دولار في عام 2014 ^[3] ومن المتوقع أن تصل إلى 79 مليار دولار بحلول عام 2024. ^{[4] [5]}

قبل تطوير لوحات الدوائر المطبوعة، كانت الدوائر الكهربائية والإلكترونية تُوصَّل من نقطة إلى نقطة على هيكل. وعادةً ما كان الهيكل عبارة عن إطار أو صينية من صفائح معدنية، وأحيانًا بقاعدة خشبية. وكانت المكونات تُربط بالهيكل، عادةً عن طريق العوازل عندما تكون نقطة التوصيل على الهيكل معدنية، ثم يتم توصيل أسلاكها مباشرةً أو بأسلاك توصيل عن طريق اللحام ، أو أحيانًا باستخدام موصلات مجعدة أو عروات موصلات سلكية على أطراف لولبية أو طرق أخرى. كانت الدوائر كبيرة وثقيلة وهشة نسبيًا (حتى مع استبعاد الأغلفة الزجاجية القابلة للكسر للأنابيب المفرغة التي غالبًا ما كانت تُضمَّن في الدوائر)، وكان الإنتاج يتطلب عمالة مكثفة، لذا كانت المنتجات باهظة الثمن.

بدأ تطوير الأساليب المستخدمة في لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة في وقت مبكر من القرن العشرين. في عام 1903، وصف المخترع الألماني ألبرت هانسون موصلات رقائق مسطحة مغلفة بلوحة عازلة، في طبقات متعددة. أجرى توماس إديسون تجارب على الطرق الكيميائية لطلاء الموصلات على ورق الكتان في عام 1904. في عام 1913، حصل آرثر بيري على براءة اختراع لطريقة الطباعة والحفر في المملكة المتحدة، وفي الولايات المتحدة حصل ماكس شوب على براءة اختراع ^[6] لرش المعدن باللهب على لوحة من خلال قناع منقوش. في عام 1925، حصل تشارلز دوكاس على براءة اختراع لطريقة طلاء أنماط الدوائر بالكهرباء. ^[7]

سبق اختراع الدائرة المطبوعة اختراع جهاز صنع الدوائر الإلكترونية (ECME) الذي ابتكره جون سارجروف في الفترة من 1936 إلى 1947، والذي كان يرش المعدن على لوحة بلاستيكية من الباكليت . وكان بإمكان جهاز صنع الدوائر الإلكترونية (ECME) إنتاج ثلاث لوحات راديو في الدقيقة.

اخترع المهندس النمساوي بول إيسلر الدائرة المطبوعة كجزء من مجموعة راديو أثناء عمله في المملكة المتحدة حوالي عام 1936. في عام 1941، تم استخدام دائرة مطبوعة متعددة الطبقات في المناجم البحرية الألمانية ذات التأثير المغناطيسي .

حوالي عام 1943، بدأت الولايات المتحدة في استخدام التكنولوجيا على نطاق واسع لصنع صمامات القرب لاستخدامها في الحرب العالمية الثانية. ^[7] تتطلب مثل هذه الصمامات دائرة إلكترونية يمكنها تحمل إطلاقها من بندقية، ويمكن إنتاجها بكميات كبيرة. قدم قسم المختبر المركزي التابع لشركة Globe Union اقتراحًا يلبي المتطلبات: سيتم طباعة لوحة سيراميكية على الشاشة باستخدام طلاء معدني للموصلات ومادة الكربون للمقاومات ، مع مكثفات قرص سيراميك وأنابيب مفرغة دقيقة للغاية ملحومة في مكانها. ^[8] أثبتت التقنية جدواها، وتم تخصيص براءة الاختراع الناتجة عن العملية، والتي صنفها الجيش الأمريكي، لشركة Globe Union. لم يكن حتى عام 1984 أن منح معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) هاري دبليو روبنشتاين جائزة كليدو برونيتي لمساهماته الرئيسية المبكرة في تطوير المكونات والموصلات المطبوعة على ركيزة عازلة مشتركة. تم تكريم روبنشتاين في عام 1984 من قبل جامعته الأم، جامعة ويسكونسن ماديسون ، لابتكاراته في تكنولوجيا الدوائر الإلكترونية المطبوعة وتصنيع المكثفات. ^{[9] [10]} يمثل هذا الاختراع أيضًا خطوة في تطوير تكنولوجيا الدوائر المتكاملة ، حيث لم يتم تصنيع الأسلاك فحسب، بل تم تصنيع المكونات السلبية أيضًا على الركيزة الخزفية.

في عام 1948، أطلقت الولايات المتحدة الاختراع للاستخدام التجاري. ولم تصبح الدوائر المطبوعة شائعة الاستخدام في الإلكترونيات الاستهلاكية حتى منتصف الخمسينيات من القرن العشرين، بعد أن طور جيش الولايات المتحدة عملية التجميع التلقائي . وفي نفس الوقت تقريبًا في المملكة المتحدة، كان جيفري دومر ، الذي كان يعمل آنذاك في RRDE ، يقوم بأعمال مماثلة .

كانت شركة موتورولا رائدة في إدخال هذه العملية إلى الإلكترونيات الاستهلاكية، حيث أعلنت في أغسطس 1952 عن اعتماد "الدوائر المطلية" في أجهزة الراديو المنزلية بعد ست سنوات من البحث واستثمار بقيمة مليون دولار. ^[11] سرعان ما بدأت موتورولا في استخدام مصطلحها المسجل تجاريًا للعملية، PLAcir، في إعلانات الراديو الاستهلاكية. ^[12] أصدرت شركة Hallicrafters أول منتج لها من الدوائر المطبوعة "المحفورة بالتصوير الفوتوغرافي"، وهو راديو بساعة، في الأول من نوفمبر 1952. ^[13]

حتى مع توفر لوحات الدوائر الإلكترونية، ظلت طريقة بناء الهيكل من نقطة إلى نقطة مستخدمة بشكل شائع في الصناعة (مثل أجهزة التلفاز وأجهزة الصوت عالية الدقة) حتى أواخر الستينيات على الأقل. تم تقديم لوحات الدوائر الإلكترونية المطبوعة لتقليل حجم ووزن وتكلفة أجزاء الدوائر الإلكترونية. في عام 1960، قد يتم بناء جهاز استقبال راديو صغير للمستهلك مع جميع دوائره الإلكترونية على لوحة دوائر إلكترونية واحدة، ولكن جهاز التلفاز من المحتمل أن يحتوي على لوحة دوائر إلكترونية واحدة أو أكثر.

في الأصل، كان لكل مكون إلكتروني أسلاك توصيل ، وكان لكل لوحة دوائر مطبوعة ثقوب مثقوبة لكل سلك من كل مكون. ثم تم إدخال أسلاك المكونات من خلال الثقوب ولحامها بمسارات لوحة الدوائر المطبوعة النحاسية. تسمى طريقة التجميع هذه بالبناء عبر الثقوب . في عام 1949، طور مو أبرامسون وستانيسلاوس إف دانكو من فيلق الإشارة بالجيش الأمريكي عملية التجميع التلقائي حيث تم إدخال أسلاك المكونات في نمط توصيل رقائق نحاسية ولحامها بالغمس . تم تخصيص براءة الاختراع التي حصلوا عليها في عام 1956 للجيش الأمريكي. ^[14] مع تطوير تقنيات التصفيح والنقش للوحة ، تطور هذا المفهوم إلى عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة القياسية المستخدمة اليوم. يمكن إجراء اللحام تلقائيًا عن طريق تمرير اللوحة فوق تموج أو موجة من اللحام المنصهر في آلة لحام الموجة . ومع ذلك، فإن الأسلاك والثقوب غير فعالة لأن حفر الثقوب مكلف ويستهلك رؤوس المثقاب ويتم قطع الأسلاك البارزة والتخلص منها.

منذ ثمانينيات القرن العشرين فصاعدًا، تم استخدام أجزاء التركيب السطحي الصغيرة بشكل متزايد بدلاً من المكونات ذات الفتحة؛ وقد أدى هذا إلى إنتاج لوحات أصغر لوظيفة معينة وتكاليف إنتاج أقل، ولكن مع بعض الصعوبات الإضافية في صيانة اللوحات المعيبة.

في تسعينيات القرن العشرين، أصبح استخدام لوحات السطح متعددة الطبقات أكثر شيوعًا. ونتيجة لذلك، تم تقليص الحجم بشكل أكبر وتم دمج لوحات الدوائر المطبوعة المرنة والصلبة في أجهزة مختلفة. في عام 1995، بدأ مصنعو لوحات الدوائر المطبوعة في استخدام تقنية الميكروفيا لإنتاج لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة. ^[15]

أدت التطورات الأخيرة في الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى ظهور العديد من التقنيات الجديدة في إنشاء PCB. يمكن استخدام الإلكترونيات المطبوعة ثلاثية الأبعاد (PEs) لطباعة العناصر طبقة بعد طبقة، ومن ثم يمكن طباعة العنصر باستخدام حبر سائل يحتوي على وظائف إلكترونية.

تسمح تقنية HDI (الربط عالي الكثافة) بتصميم أكثر كثافة على لوحة الدوائر المطبوعة وبالتالي لوحات دوائر مطبوعة أصغر حجمًا مع المزيد من المسارات والمكونات في منطقة معينة. ونتيجة لذلك، يمكن أن تكون المسارات بين المكونات أقصر. تستخدم HDIs فتحات عمياء/مدفونة، أو مزيجًا يتضمن فتحات دقيقة. باستخدام لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة متعددة الطبقات، يمكن جعل الترابط بين العديد من الفتحات المكدسة فوق بعضها البعض (فتحات مكدسة، بدلاً من فتحة واحدة مدفونة عميقة) أقوى، وبالتالي تعزيز الموثوقية في جميع الظروف. التطبيقات الأكثر شيوعًا لتقنية HDI هي مكونات الكمبيوتر والهواتف المحمولة بالإضافة إلى المعدات الطبية ومعدات الاتصالات العسكرية. لوحة الدوائر المطبوعة عالية الكثافة ذات الفتحات الدقيقة المكونة من 4 طبقات تعادل في الجودة لوحة الدوائر المطبوعة ذات الثقوب المكونة من 8 طبقات، لذلك يمكن لتقنية HDI تقليل التكاليف. غالبًا ما يتم تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة باستخدام فيلم بناء مثل فيلم بناء أجينوموتو، والذي يستخدم أيضًا في إنتاج عبوات الرقائق القابلة للقلب . ^{[16] [17]} تحتوي بعض لوحات الدوائر المطبوعة على موجهات ضوئية، تشبه الألياف الضوئية المبنية على لوحة الدوائر المطبوعة. ^[18]

تتكون لوحة الدوائر المطبوعة الأساسية من صفيحة مسطحة من مادة عازلة وطبقة من رقائق النحاس ، مغلفة بالركيزة. يقسم الحفر الكيميائي النحاس إلى خطوط موصلة منفصلة تسمى المسارات أو آثار الدائرة ، ووسادات للتوصيلات، وفتحات لتمرير التوصيلات بين طبقات النحاس، وميزات مثل المناطق الموصلة الصلبة للحماية الكهرومغناطيسية أو لأغراض أخرى. تعمل المسارات كأسلاك مثبتة في مكانها، وهي معزولة عن بعضها البعض بواسطة الهواء ومادة ركيزة اللوحة. قد يكون لسطح لوحة الدوائر المطبوعة طلاء يحمي النحاس من التآكل ويقلل من فرص حدوث تماس كهربائي بين المسارات أو الاتصال الكهربائي غير المرغوب فيه بالأسلاك العارية الضالة. لوظيفته في المساعدة على منع تماس اللحام، يُطلق على الطلاء اسم مقاوم اللحام أو قناع اللحام .

يُطلق على النمط المراد نقشه على كل طبقة نحاسية من لوحة الدوائر المطبوعة اسم "العمل الفني". تتم عملية النقش عادةً باستخدام مادة مقاومة للضوء تُطلى على لوحة الدوائر المطبوعة، ثم تُعرض للضوء المنعكس على نمط العمل الفني. تحمي مادة المقاومة النحاس من الذوبان في محلول النقش. ثم يتم تنظيف اللوحة المحفورة. يمكن إعادة إنتاج تصميم لوحة الدوائر المطبوعة بكميات كبيرة بطريقة مماثلة للطريقة التي يمكن بها تكرار الصور الفوتوغرافية بكميات كبيرة من الأفلام السلبية باستخدام طابعة فوتوغرافية .

يُعد الإيبوكسي الزجاجي FR-4 أكثر المواد العازلة شيوعًا. ومن المواد العازلة الأخرى ورق القطن المشبع براتينج الفينولي ، والذي غالبًا ما يكون باللون البني الفاتح أو البني الغامق.

عندما لا تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة على أي مكونات مثبتة، يُطلق عليها بشكل أقل غموضًا لوحة الأسلاك المطبوعة ( PWB ) أو لوحة الأسلاك المحفورة . ^[19] ومع ذلك، فقد سقط مصطلح "لوحة الأسلاك المطبوعة" في عدم الاستخدام. تسمى لوحة الدوائر المطبوعة المملوءة بالمكونات الإلكترونية مجموعة الدوائر المطبوعة ( PCA ) أو مجموعة لوحات الدوائر المطبوعة أو مجموعة PCB ( PCBA ). في الاستخدام غير الرسمي، يعني مصطلح "لوحة الدوائر المطبوعة" بشكل شائع "مجموعة الدوائر المطبوعة" (مع المكونات). المصطلح المفضل لدى IPC للوحة المجمعة هو مجموعة بطاقات الدوائر ( CCA )، ^[20] ولللوحة الخلفية المجمعة فهي مجموعة اللوحات الخلفية . "البطاقة" هو مصطلح غير رسمي آخر يستخدم على نطاق واسع لـ "مجموعة الدوائر المطبوعة". على سبيل المثال، بطاقة التوسعة .

يمكن طباعة PCB مع شرح يحدد المكونات أو نقاط الاختبار أو النص التعريفي. في الأصل، كانت الطباعة الحريرية تستخدم لهذا الغرض، ولكن اليوم تُستخدم عادةً طرق طباعة أخرى ذات جودة أعلى. عادةً لا تؤثر الشرح التوضيحي على وظيفة PCBA.

يمكن أن تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة على طبقات متعددة من النحاس والتي يتم ترتيبها دائمًا تقريبًا في أزواج. يوفر عدد الطبقات والترابط المصمم بينها (الفتحات، PTHs) تقديرًا عامًا لتعقيد اللوحة. يسمح استخدام المزيد من الطبقات بمزيد من خيارات التوجيه والتحكم بشكل أفضل في سلامة الإشارة، ولكن تصنيعها يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا أيضًا. وبالمثل، يسمح اختيار الفتحات للوحة أيضًا بضبط حجم اللوحة بدقة، وهروب الإشارات من الدوائر المتكاملة المعقدة، والتوجيه، والموثوقية طويلة الأجل، ولكنها مقترنة ارتباطًا وثيقًا بتعقيد الإنتاج والتكلفة.

تعد اللوحة ذات الطبقتين واحدة من أبسط اللوحات التي يمكن إنتاجها. فهي تحتوي على نحاس على كلا الجانبين ويشار إليها باسم الطبقات الخارجية؛ أما اللوحات متعددة الطبقات فتضم طبقات داخلية إضافية من النحاس والعزل. بعد لوحات الدوائر المطبوعة ذات الطبقتين، تأتي الخطوة التالية وهي اللوحات ذات الطبقات الأربع. وتضيف اللوحة ذات الطبقات الأربع خيارات توجيه أكثر بكثير في الطبقات الداخلية مقارنة باللوحة ذات الطبقتين، وغالبًا ما يتم استخدام جزء من الطبقات الداخلية كمستوى أرضي أو مستوى طاقة، لتحقيق سلامة إشارة أفضل وترددات إشارة أعلى وتداخل كهرومغناطيسي أقل وفصل أفضل لإمدادات الطاقة.

في الألواح متعددة الطبقات، يتم تغليف طبقات المادة معًا في شطيرة متناوبة: نحاس، ركيزة، نحاس، ركيزة، نحاس، إلخ؛ يتم حفر كل مستوى من النحاس، ويتم طلاء أي فتحات داخلية (لن تمتد إلى كلا السطحين الخارجيين للوحة متعددة الطبقات النهائية)، قبل تغليف الطبقات معًا. تحتاج الطبقات الخارجية فقط إلى الطلاء؛ حيث يتم حماية طبقات النحاس الداخلية بواسطة طبقات الركيزة المجاورة.

يتم تثبيت المكونات ذات "الفتحة العابرة" من خلال أسلاك التوصيل التي تمر عبر اللوحة ويتم لحامها بالمسارات الموجودة على الجانب الآخر. يتم تثبيت مكونات "التركيب السطحي" من خلال أسلاك التوصيل الخاصة بها بالمسارات النحاسية الموجودة على نفس جانب اللوحة. قد تستخدم اللوحة كلتا الطريقتين لتركيب المكونات. أصبحت لوحات الدوائر المطبوعة التي تحتوي فقط على مكونات مثبتة من خلال الفتحة غير شائعة الآن. يتم استخدام التركيب السطحي للترانزستورات والثنائيات وشرائح الدوائر المتكاملة والمقاومات والمكثفات . يمكن استخدام التركيب من خلال الفتحة لبعض المكونات الكبيرة مثل المكثفات والموصلات الكهروليتية .

استخدمت لوحات الدوائر المطبوعة الأولى تقنية الفتحات ، حيث تم تركيب المكونات الإلكترونية عن طريق إدخال الرصاص من خلال الفتحات على أحد جانبي اللوحة ولحامه على مسارات نحاسية على الجانب الآخر. قد تكون اللوحات أحادية الجانب، مع جانب مكون غير مطلي، أو لوحات أكثر إحكاما ذات وجهين، مع لحام المكونات على كلا الجانبين. يتم التثبيت الأفقي للأجزاء ذات الفتحات ذات السلكين المحوريين (مثل المقاومات والمكثفات والثنائيات) عن طريق ثني الأسلاك بمقدار 90 درجة في نفس الاتجاه، وإدخال الجزء في اللوحة (غالبًا ثني الأسلاك الموجودة على الجزء الخلفي من اللوحة في اتجاهين متعاكسين لتحسين القوة الميكانيكية للجزء)، ولحام الأسلاك، وتقليم الأطراف. يمكن لحام الأسلاك إما يدويًا أو بواسطة آلة لحام الموجة . ^[21]

ظهرت تقنية التركيب السطحي في ستينيات القرن العشرين، واكتسبت زخمًا في أوائل الثمانينيات، وأصبحت مستخدمة على نطاق واسع بحلول منتصف التسعينيات. تمت إعادة تصميم المكونات ميكانيكيًا بحيث تحتوي على علامات تبويب معدنية صغيرة أو أغطية طرفية يمكن لحامها مباشرة على سطح لوحة الدوائر المطبوعة، بدلاً من الأسلاك الموصلة التي تمر عبر الثقوب. أصبحت المكونات أصغر بكثير وأصبح وضع المكونات على جانبي اللوحة أكثر شيوعًا مقارنة بالتركيب عبر الثقوب، مما يسمح بتجميعات لوحات الدوائر المطبوعة الأصغر بكثير مع كثافات دوائر أعلى بكثير. التركيب السطحي مناسب بشكل جيد لدرجة عالية من الأتمتة، مما يقلل من تكاليف العمالة ويزيد بشكل كبير من معدلات الإنتاج مقارنة بلوحات الدوائر عبر الثقوب. يمكن توفير المكونات مثبتة على أشرطة حاملة. يمكن أن يكون حجم ووزن مكونات التركيب السطحي حوالي ربع إلى عُشر حجم ووزن مكونات الثقوب عبر الثقوب، والمكونات السلبية أرخص بكثير. ومع ذلك، فإن أسعار أجهزة التركيب السطحي لأشباه الموصلات (SMDs) يتم تحديدها من خلال الشريحة نفسها أكثر من الحزمة، مع ميزة سعرية ضئيلة على الحزم الأكبر، وبعض المكونات ذات النهاية السلكية، مثل ثنائيات التبديل ذات الإشارة الصغيرة 1N4148 ، هي في الواقع أرخص بكثير من نظيراتها من SMD.

يتكون كل أثر من جزء مسطح ضيق من رقاقة النحاس التي تبقى بعد الحفر. يجب أن تكون مقاومتها ، التي يتم تحديدها من خلال عرضها وسمكها وطولها، منخفضة بدرجة كافية للتيار الذي سيحمله الموصل. قد تحتاج آثار الطاقة والأرض إلى أن تكون أوسع من آثار الإشارة . في لوحة متعددة الطبقات، قد تكون طبقة كاملة من النحاس الصلب في الغالب لتكون بمثابة مستوى أرضي للحماية وإرجاع الطاقة. بالنسبة لدوائر الميكروويف ، يمكن وضع خطوط النقل في شكل مستوٍ مثل خطوط الشريط أو الميكروستريب بأبعاد يتم التحكم فيها بعناية لضمان معاوقة ثابتة . في دوائر التردد اللاسلكي والتبديل السريع، تصبح المحاثة والسعة لموصلات لوحة الدائرة المطبوعة عناصر دائرة مهمة، وعادة ما تكون غير مرغوبة؛ على العكس من ذلك ، يمكن استخدامها كجزء متعمد من تصميم الدائرة، كما هو الحال في مرشحات العناصر الموزعة والهوائيات والصمامات ، مما يلغي الحاجة إلى مكونات منفصلة إضافية. تحتوي لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI) على مسارات أو فتحات يبلغ عرضها أو قطرها أقل من 152 ميكرومترًا. ^[22]

يتم تصنيع الصفائح عن طريق معالجة طبقات من القماش أو الورق باستخدام راتنجات حرارية تحت الضغط والحرارة لتشكيل قطعة نهائية متكاملة ذات سمك موحد. يمكن أن يصل عرضها وطولها إلى 4 × 8 أقدام (1.2 × 2.4 متر). يتم استخدام نسج قماش مختلفة (خيوط لكل بوصة أو سم) وسمك القماش ونسبة الراتنج لتحقيق السمك النهائي المطلوب وخصائص العزل الكهربائي . يتم سرد سمك الصفائح القياسي المتاح في ANSI/IPC-D-275. ^[23]

تحدد مادة القماش أو الألياف المستخدمة ومادة الراتينج ونسبة القماش إلى الراتينج تسمية نوع الصفيحة (FR-4، CEM -1، G-10 ، إلخ) وبالتالي خصائص الصفيحة المنتجة. الخصائص المهمة هي مستوى مقاومة الصفيحة للحريق ، والثابت العازل (e _r )، وظل الخسارة (tan δ)، وقوة الشد ، وقوة القص ، ودرجة حرارة انتقال الزجاج (T _{g )،} ومعامل تمدد المحور Z (مقدار تغير السُمك مع درجة الحرارة).

هناك عدد لا بأس به من العوازل المختلفة التي يمكن اختيارها لتوفير قيم عزل مختلفة اعتمادًا على متطلبات الدائرة. بعض هذه العوازل هي بولي تترافلورو إيثيلين (تفلون)، FR-4، FR-1، CEM-1 أو CEM-3. المواد المعروفة مسبقًا المستخدمة في صناعة PCB هي FR-2 (ورق القطن الفينولي)، FR-3 (ورق القطن والإيبوكسي)، FR-4 (الزجاج المنسوج والإيبوكسي)، FR-5 (الزجاج المنسوج والإيبوكسي)، FR-6 (الزجاج غير اللامع والبوليستر)، G-10 (الزجاج المنسوج والإيبوكسي)، CEM-1 (ورق القطن والإيبوكسي)، CEM-2 (ورق القطن والإيبوكسي)، CEM-3 (الزجاج غير المنسوج والإيبوكسي)، CEM-4 (الزجاج المنسوج والإيبوكسي)، CEM-5 (الزجاج المنسوج والبوليستر). التمدد الحراري هو اعتبار مهم خاصة مع تقنيات مصفوفة الشبكة الكروية (BGA) والقالب العاري، وتوفر الألياف الزجاجية أفضل استقرار للأبعاد.

إن مادة FR-4 هي المادة الأكثر شيوعًا المستخدمة اليوم. وتُسمى ألواح الخشب التي تحتوي على نحاس غير محفور "صفائح نحاسية مغلفة".

مع انخفاض حجم ميزات اللوحة وزيادة الترددات، تكتسب عدم التجانس الصغيرة مثل التوزيع غير المتساوي للألياف الزجاجية أو الحشو الآخر، واختلافات السُمك، والفقاعات في مصفوفة الراتنج، والاختلافات المحلية المرتبطة في الثابت العازل، أهمية كبيرة.

تتكون ركائز لوحة الدوائر عادةً من مواد مركبة عازلة. تحتوي المواد المركبة على مصفوفة (عادةً راتنج إيبوكسي ) وتعزيز (عادةً ألياف زجاجية منسوجة، وأحيانًا غير منسوجة، وأحيانًا حتى ورق)، وفي بعض الحالات تتم إضافة مادة حشو إلى الراتنج (مثل السيراميك؛ يمكن استخدام سيراميك التيتانات لزيادة الثابت العازل).

يحدد نوع التعزيز فئتين رئيسيتين من المواد: المنسوجة وغير المنسوجة. التعزيزات المنسوجة أرخص، ولكن الثابت العازل العالي للزجاج قد لا يكون مناسبًا للعديد من التطبيقات ذات التردد العالي. كما يقدم الهيكل غير المتجانس مكانيًا اختلافات محلية في المعلمات الكهربائية، بسبب نسبة الراتينج/الزجاج المختلفة في مناطق مختلفة من نمط النسيج. التعزيزات غير المنسوجة، أو المواد ذات التعزيز المنخفض أو بدون تعزيز، أكثر تكلفة ولكنها أكثر ملاءمة لبعض تطبيقات التردد اللاسلكي/التناظري.

تتميز الركائز بالعديد من المعلمات الرئيسية، وأهمها الميكانيكية الحرارية ( درجة حرارة انتقال الزجاج ، قوة الشد ، قوة القص ، التمدد الحراري )، والكهربائية ( الثابت العازل ، ظل الخسارة ، جهد الانهيار العازل ، تيار التسرب ، مقاومة التتبع...)، وغيرها (مثل امتصاص الرطوبة).

عند درجة حرارة انتقال الزجاج، يلين الراتينج في المركب ويزيد بشكل كبير من التمدد الحراري؛ وعند تجاوز T _g ، يمارس حملًا ميكانيكيًا زائدًا على مكونات اللوحة - مثل المفاصل والفتحات. تحت T _g، يتطابق التمدد الحراري للراتينج تقريبًا مع النحاس والزجاج، وفوق ذلك يصبح أعلى بكثير. نظرًا لأن التعزيز والنحاس يحصران اللوحة على طول المستوى، فإن جميع تمددات الحجم تقريبًا تمتد إلى السُمك وتضغط على الفتحات المطلية. يمكن أن يؤدي اللحام المتكرر أو التعرض لدرجات حرارة أعلى إلى فشل الطلاء، خاصة مع الألواح الأكثر سمكًا؛ لذلك تتطلب الألواح السميكة مصفوفة ذات T _g عالية .

تحدد المواد المستخدمة ثابت العزل للركيزة . ويعتمد هذا الثابت أيضًا على التردد، وعادةً ما يتناقص مع التردد. ونظرًا لأن هذا الثابت يحدد سرعة انتشار الإشارة ، فإن الاعتماد على التردد يؤدي إلى تشوه الطور في تطبيقات النطاق العريض؛ ومن المهم هنا أن يكون ثابت العزل مسطحًا مقابل خصائص التردد قدر الإمكان. تقل معاوقة خطوط النقل مع التردد، وبالتالي فإن حواف الإشارات الأسرع تعكس أكثر من الحواف الأبطأ.

يحدد جهد الانهيار العازل أقصى تدرج جهد يمكن أن تتعرض له المادة قبل أن تتعرض للانهيار (التوصيل أو القوس الكهربائي عبر العازل).

تحدد مقاومة التتبع مدى مقاومة المادة للتفريغات الكهربائية ذات الجهد العالي التي تتسلل فوق سطح اللوحة.

يحدد ظل الخسارة مقدار الطاقة الكهرومغناطيسية من الإشارات الموجودة في الموصلات التي يتم امتصاصها في مادة اللوحة. هذا العامل مهم للترددات العالية. تكون المواد ذات الخسارة المنخفضة أكثر تكلفة. يعد اختيار مادة منخفضة الخسارة بشكل غير ضروري خطأً هندسيًا شائعًا في التصميم الرقمي عالي التردد؛ فهو يزيد من تكلفة اللوحات دون فائدة مقابلة. يمكن تقييم تدهور الإشارة بواسطة ظل الخسارة والثابت العازل بسهولة من خلال نمط العين .

يحدث امتصاص الرطوبة عندما تتعرض المادة لرطوبة عالية أو ماء. يمكن أن يمتص كل من الراتينج والتسليح الماء؛ يمكن أيضًا أن ينقع الماء بواسطة القوى الشعرية من خلال الفراغات في المواد وعلى طول التسليح. لا تكون الإيبوكسي من مواد FR-4 عرضة جدًا، حيث تمتص 0.15٪ فقط. يتمتع التيفلون بامتصاص منخفض جدًا بنسبة 0.01٪. من ناحية أخرى، تعاني البولي إيميدات وإسترات السيانات من امتصاص عالٍ للماء. يمكن أن يؤدي الماء الممتص إلى تدهور كبير في المعلمات الرئيسية؛ فهو يضعف مقاومة التتبع وجهد الانهيار والمعلمات العازلة. يبلغ الثابت العازل النسبي للماء حوالي 73، مقارنة بحوالي 4 لمواد لوحة الدوائر الشائعة. يمكن أن تتبخر الرطوبة الممتصة أيضًا عند التسخين، كما هو الحال أثناء اللحام ، وتسبب التشقق والتقشير ، ^[24] نفس التأثير المسؤول عن تلف "الفشار" على العبوات الرطبة للأجزاء الإلكترونية. قد يكون الخبز الدقيق للركائز مطلوبًا لتجفيفها قبل اللحام. ^[25]

المواد التي نواجهها بشكل متكرر:

• FR-2 ، ورق فينولي أو ورق قطني فينولي، ورق مشبع براتينج فينول فورمالدهايد . شائع في الإلكترونيات الاستهلاكية ذات الألواح أحادية الجانب. خصائص كهربائية أقل من FR-4. مقاومة ضعيفة للقوس الكهربائي. مصنف عمومًا عند 105 درجة مئوية.
• FR-4 ، قماش من الألياف الزجاجية المنسوجة مشبع براتينج إيبوكسي . امتصاص منخفض للماء (حتى حوالي 0.15%)، خصائص عزل جيدة، مقاومة جيدة للقوس الكهربائي. شائع جدًا. تتوفر عدة درجات بخصائص مختلفة إلى حد ما. مصنفة عادة عند 130 درجة مئوية.
• الألومنيوم ، أو لوح معدني أو ركيزة معدنية معزولة (IMS)، مغلف بعازل رقيق موصل للحرارة - يستخدم للأجزاء التي تتطلب تبريدًا كبيرًا - مفاتيح الطاقة، مصابيح LED. يتكون عادةً من لوحة دوائر رقيقة أحادية الطبقة وأحيانًا مزدوجة الطبقة تعتمد على FR-4، مغلفة على صفائح معدنية من الألومنيوم، وعادةً ما تكون بسمك 0.8 أو 1 أو 1.5 أو 2 أو 3 مم. تأتي الصفائح السميكة أحيانًا أيضًا مع طلاء نحاسي أكثر سمكًا. ^{[26] [27]}
• الركائز المرنة - يمكن أن تكون عبارة عن رقاقة نحاسية مستقلة أو يمكن تغليفها بمقوي رقيق، على سبيل المثال 50-130 ميكرومتر
  • كابتون أو UPILEX ، ^[28] رقاقة بولي إيميد . تستخدم للدوائر المطبوعة المرنة ، وهذا الشكل شائع في الإلكترونيات الاستهلاكية ذات عامل الشكل الصغير أو للوصلات المرنة. مقاومة لدرجات الحرارة العالية.
  • بيرالوكس، وهي رقاقة مركبة من البولي إيميد والفلوروبوليمر. ^[29] يمكن أن تتقشر طبقة النحاس أثناء اللحام.

المواد الأقل شيوعًا:

• FR-1، مثل FR-2، محدد عادة بدرجة حرارة 105 درجة مئوية، وبعض الدرجات مصنفة لدرجة حرارة 130 درجة مئوية. يمكن ثقبها في درجة حرارة الغرفة. تشبه الورق المقوى. مقاومة ضعيفة للرطوبة. مقاومة منخفضة للقوس الكهربائي.
• FR-3، ورق قطني مشبع بالإيبوكسي. يتحمل عادة درجة حرارة تصل إلى 105 درجة مئوية.
• FR-5، الألياف الزجاجية المنسوجة والإيبوكسي، عالية القوة في درجات حرارة أعلى، وعادة ما يتم تحديدها عند 170 درجة مئوية.
• FR-6، زجاج غير لامع وبوليستر
• G-10 ، زجاج منسوج وإيبوكسي - مقاومة عزل عالية، امتصاص منخفض للرطوبة، قوة ربط عالية جدًا. مصنفة عادة عند 130 درجة مئوية.
• G-11، زجاج منسوج وإيبوكسي - مقاومة عالية للمذيبات، واحتفاظ بقوة الانحناء العالية في درجات الحرارة العالية. ^[30] مصنفة عادة عند 170 درجة مئوية.
• CEM-1، ورق قطني وإيبوكسي
• CEM-2، ورق قطني وإيبوكسي
• CEM-3، زجاج غير منسوج وإيبوكسي
• CEM-4، الزجاج المنسوج والإيبوكسي
• CEM-5، الزجاج المنسوج والبوليستر
• PTFE ، ("تفلون") - باهظ الثمن، ذو خسارة عازلة منخفضة، للتطبيقات عالية التردد، امتصاص منخفض جدًا للرطوبة (0.01%)، ناعم ميكانيكيًا. يصعب تصفيحه، ونادرًا ما يستخدم في التطبيقات متعددة الطبقات.
• PTFE، مملوء بالسيراميك - باهظ الثمن، وخسارة عازلة منخفضة، للتطبيقات عالية التردد. تسمح نسبة السيراميك/PTFE المتغيرة بتعديل الثابت العازل والتمدد الحراري.
• RF-35، مادة PTFE المملوءة بالسيراميك المقوى بالألياف الزجاجية. أقل تكلفة نسبيًا، وخصائص ميكانيكية جيدة، وخصائص تردد عالية جيدة. ^{[31] [32]}
• الألومينا ، مادة سيراميكية صلبة، هشة، باهظة الثمن، عالية الأداء، ذات موصلية حرارية جيدة.
• بولي إيميد ، بوليمر عالي الحرارة. باهظ الثمن، عالي الأداء. امتصاص أعلى للماء (0.4%). يمكن استخدامه في درجات حرارة منخفضة للغاية تصل إلى أكثر من 260 درجة مئوية.

This section needs editing to comply with Wikipedia's Manual of Style. In particular, it has problems with MOS:CONVERSIONS. Please help improve the content. (May 2024) (Learn how and when to remove this message)

يمكن تحديد سمك النحاس في لوحات الدوائر المطبوعة بشكل مباشر أو كوزن النحاس لكل مساحة (بالأونصة لكل قدم مربع) وهو ما يسهل قياسه. أونصة واحدة لكل قدم مربع تساوي 1.344 مل أو 34 ميكرومتر سمكًا. النحاس الثقيل هو طبقة يزيد سمكها عن ثلاثة أونصات من النحاس لكل قدم ^مربع ، أو ما يقرب من 0.0042 بوصة (4.2 مل، 105 ميكرومتر). تُستخدم طبقات النحاس الثقيلة للتيار العالي أو للمساعدة في تبديد الحرارة.

على ركائز FR-4 الشائعة، يكون سمك النحاس 1 أونصة لكل قدم ^مربع (35 ميكرومتر) هو الأكثر شيوعًا؛ وغالبًا ما يكون سمك 2 أونصة (70 ميكرومتر) و0.5 أونصة (17.5 ميكرومتر) خيارًا. وأقل شيوعًا هو 12 و105 ميكرومتر، ويتوفر أحيانًا 9 ميكرومتر على بعض الركائز. عادةً ما يكون للركائز المرنة معدن أرق. تستخدم الألواح ذات القلب المعدني للأجهزة عالية الطاقة عادةً نحاسًا أكثر سمكًا؛ 35 ميكرومتر هو المعتاد ولكن يمكن أيضًا العثور على 140 و400 ميكرومتر.

في الولايات المتحدة، يتم تحديد سمك رقائق النحاس بوحدات الأونصة لكل قدم مربع (oz/ft ² )، ويشار إليها عادةً ببساطة باسم الأونصة . السماكات الشائعة هي 1/2 أونصة/قدم ² (150 جم/م ² )، و1 أونصة/قدم ² (300 جم/م ² )، و2 أونصة/قدم ² (600 جم/م ² )، و3 أونصات/قدم ² (900 جم/م ² ). وهذا يعادل سماكات 17.05 ميكرومتر (0.67 ألف )، و34.1 ميكرومتر (1.34 ألف )، و68.2 ميكرومتر (2.68 ألف)، و102.3 ميكرومتر (4.02 ألف)، على التوالي.

أونصة/قدم 2	جم/م 2	ميكرومتر	انت
1/2 أونصة/قدم 2	150 جرام/م 2	17.05 ميكرومتر	0.67 ألف
1 أونصة/قدم 2	300 جرام/م 2	34.1 ميكرومتر	1.34 ألف
2 أونصة/قدم 2	600 جرام/م 2	68.2 ميكرومتر	2.68 ألف
3 أونصة/قدم 2	900 جرام/م 2	102.3 ميكرومتر	4.02 ألف

لا يتم استخدام رقاقة النحاس 1/2 أونصة/قدم ² على نطاق واسع كوزن نحاسي نهائي، ولكنها تستخدم للطبقات الخارجية عند الطلاء للثقوب الشاملة مما يزيد من وزن النحاس النهائي. يشير بعض مصنعي لوحات الدوائر المطبوعة إلى رقاقة النحاس 1 أونصة/قدم ² على أنها ذات سمك 35 ميكرومتر (قد يشار إليها أيضًا باسم 35 ميكرومتر أو 35 ميكرون أو 35 ميكرون).

• 1/0 – يشير إلى 1 أونصة/قدم ² نحاس على جانب واحد، مع عدم وجود نحاس على الجانب الآخر.
• 1/1 – يشير إلى 1 أونصة/قدم ² من النحاس على كلا الجانبين.
• H/0 أو H/H – يشير إلى 0.5 أونصة/قدم ^مربع من النحاس على جانب واحد أو كلا الجانبين، على التوالي.
• 2/0 أو 2/2 - يشير إلى 2 أوقية/قدم ² من النحاس على جانب واحد أو كلا الجانبين، على التوالي.

تبدأ عملية التصنيع من بيانات التصنيع التي يتم إنشاؤها بواسطة التصميم بمساعدة الكمبيوتر ومعلومات المكونات. تتم قراءة بيانات التصنيع في برنامج التصنيع بمساعدة الكمبيوتر (CAM). يقوم برنامج التصنيع بمساعدة الكمبيوتر بالوظائف التالية:

1. إدخال بيانات التصنيع.
2. التحقق من البيانات
3. التعويض عن الانحرافات في عمليات التصنيع (على سبيل المثال، التدرج للتعويض عن التشوهات أثناء التصفيح)
4. التقسيم إلى لوحات
5. مخرجات الأدوات الرقمية (أنماط النحاس، ملفات الحفر، التفتيش، وغيرها)

في البداية، كانت لوحات الدوائر المطبوعة تُصمم يدويًا عن طريق إنشاء قناع ضوئي على ورقة مايلر شفافة ، وعادة ما يكون حجمها ضعف أو أربعة أضعاف الحجم الحقيقي. بدءًا من الرسم التخطيطي، تم وضع وسادات دبابيس المكونات على مايلر ثم تم توجيه المسارات لتوصيل الوسادات. أدى فرك البصمات الجافة للمكونات المشتركة إلى زيادة الكفاءة. تم عمل المسارات باستخدام شريط لاصق ذاتي. ساعدت الشبكات غير القابلة للاستنساخ المطبوعة مسبقًا على مايلر في التخطيط. تم إعادة إنتاج القناع الضوئي النهائي ضوئيًا على طلاء مقاوم للضوء على الألواح المكسوة بالنحاس الفارغة.

يتم تصميم لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة باستخدام برامج تخطيط مخصصة، وعادةً ما يتم ذلك بالخطوات التالية: ^{[33] [34]}

1. التقاط المخطط التخطيطي من خلال أداة أتمتة التصميم الإلكتروني ( EDA ).
2. يتم تحديد أبعاد البطاقة والقالب على أساس الدوائر المطلوبة ومرفق PCB.
3. يتم تحديد مواضع المكونات ومبددات الحرارة .
4. يتم تحديد مجموعة الطبقات في لوحة الدوائر المطبوعة، من طبقة واحدة إلى عشرات الطبقات حسب التعقيد. يتم تحديد مستويات الأرض والطاقة . مستوى الطاقة هو النظير لمستوى الأرض ويتصرف كأرضية إشارة تيار متردد مع توفير طاقة تيار مستمر للدوائر المثبتة على لوحة الدوائر المطبوعة. يتم تتبع توصيلات الإشارة على مستويات الإشارة. يمكن أن تكون مستويات الإشارة على الطبقات الخارجية وكذلك الداخلية. للحصول على أداء EMI الأمثل ، يتم توجيه الإشارات عالية التردد في طبقات داخلية بين مستويات الطاقة أو الأرض. ^[35]
5. يتم تحديد معاوقة الخط باستخدام سمك الطبقة العازلة وسمك نحاس التوجيه وعرض التتبع. كما يؤخذ فصل التتبع في الاعتبار في حالة الإشارات التفاضلية. يمكن استخدام الشريط الدقيق أو الخط الشريطي أو الخط الشريطي المزدوج لتوجيه الإشارات.
6. يتم وضع المكونات. يتم أخذ الاعتبارات الحرارية والهندسة في الاعتبار. يتم تحديد الممرات والأراضي.
7. يتم توجيه مسارات الإشارة . عادةً ما تقوم أدوات أتمتة التصميم الإلكتروني بإنشاء مسافات وتوصيلات في مستويات الطاقة والأرض تلقائيًا.
8. تتكون بيانات التصنيع من مجموعة من ملفات Gerber وملف الحفر وملف الالتقاط والوضع. ^[34]

يمكن تجميع عدة لوحات دوائر مطبوعة صغيرة معًا للمعالجة كلوحة واحدة. تسمى اللوحة المكونة من تصميم مكرر n مرة أيضًا لوحة n ، في حين تجمع اللوحة المتعددة عدة تصميمات مختلفة على لوحة واحدة. غالبًا ما يتضمن شريط الأدوات الخارجي فتحات أدوات ومجموعة من علامات اللوحة وقسيمة اختبار وقد يتضمن صبًا نحاسيًا مظللًا أو أنماطًا مماثلة لتوزيع النحاس بالتساوي على اللوحة بأكملها لتجنب الانحناء. غالبًا ما يقوم المجمعون بتركيب المكونات على الألواح بدلاً من لوحات الدوائر المطبوعة الفردية لأن هذا فعال. قد يكون التجميع ضروريًا أيضًا للألواح التي تحتوي على مكونات موضوعة بالقرب من حافة اللوحة لأنه بخلاف ذلك لا يمكن تركيب اللوحة أثناء التجميع. تتطلب معظم ورش التجميع مساحة خالية لا تقل عن 10 مم حول اللوحة.

يتم تقسيم اللوحة في النهاية إلى لوحات دوائر مطبوعة فردية على طول الثقوب أو الأخاديد في اللوحة ^[36] من خلال الطحن أو القطع. بالنسبة للألواح المطحونة، تكون المسافة الشائعة بين الألواح الفردية 2-3 مم. غالبًا ما يتم فصل الألواح اليوم بالليزر الذي يقطع اللوحة بدون تلامس. يقلل فصل الألواح بالليزر من الضغط على الدوائر الهشة، مما يحسن إنتاج الوحدات الخالية من العيوب.

الخطوة الأولى هي تكرار النمط في نظام CAM الخاص بالصانع على قناع واقٍ على طبقات PCB المصنوعة من رقائق النحاس. يؤدي النقش اللاحق إلى إزالة النحاس غير المرغوب فيه غير المحمي بواسطة القناع. (بدلاً من ذلك، يمكن نفث الحبر الموصل على لوحة فارغة (غير موصلة). تُستخدم هذه التقنية أيضًا في تصنيع الدوائر الهجينة .)

1. تستخدم الطباعة بالشاشة الحريرية أحبارًا مقاومة للحفر لإنشاء القناع الواقي.
2. تستخدم تقنية النقش الضوئي قناعًا ضوئيًا ومطورًا لإزالة طبقة مقاومة للضوء حساسة للأشعة فوق البنفسجية بشكل انتقائي وبالتالي إنشاء قناع مقاوم للضوء يحمي النحاس الموجود أسفله. تُستخدم تقنيات التصوير المباشر أحيانًا لمتطلبات الدقة العالية. تم إجراء تجارب باستخدام المقاومة الحرارية. ^[37] يمكن استخدام الليزر بدلاً من قناع ضوئي. يُعرف هذا باسم الطباعة الحجرية بدون قناع أو التصوير المباشر.
3. تستخدم عملية طحن لوحة الدوائر المطبوعة نظام طحن ميكانيكي ثنائي أو ثلاثي المحاور لطحن رقاقة النحاس من الركيزة. تعمل آلة طحن لوحة الدوائر المطبوعة (المشار إليها باسم "نموذج لوحة الدوائر المطبوعة") بطريقة مماثلة للرسام ، حيث تتلقى أوامر من برنامج المضيف الذي يتحكم في موضع رأس الطحن في المحورين x وy و(إذا كان ذلك مناسبًا) z.
4. تتضمن عملية إزالة المقاومة بالليزر رش طلاء أسود على صفائح نحاسية، ثم وضع اللوحة في جهاز رسم ليزر CNC . يقوم جهاز المسح الضوئي بالليزر بمسح لوحة الدوائر المطبوعة وإزالة الطلاء في الأماكن التي لا توجد بها مقاومة. (ملاحظة: نادرًا ما يتم استخدام إزالة النحاس بالليزر ويعتبر تجريبيًا. ^{[ يحتاج إلى توضيح ]} )
5. الحفر بالليزر ، حيث يمكن إزالة النحاس مباشرة بواسطة ليزر CNC. ومثل طحن PCB أعلاه، يتم استخدام هذا بشكل أساسي في النماذج الأولية.
6. تستخدم تقنية النقش بالتفريغ الكهربائي (EDM) تفريغًا كهربائيًا لإزالة معدن من ركيزة مغمورة في سائل عازل .

تعتمد الطريقة المختارة على عدد اللوحات المراد إنتاجها والدقة المطلوبة.

حجم كبير

• طباعة الشاشة الحريرية – تستخدم للوحات الدوائر المطبوعة ذات الميزات الأكبر
• النقش الضوئي – يستخدم عندما تكون هناك حاجة إلى ميزات أدق

حجم صغير

• اطبع على فيلم شفاف واستخدمه كقناع للصور مع ألواح حساسة للضوء، ثم قم بالنقش. (بدلاً من ذلك، استخدم جهاز رسم الصور بالفيلم.)
• الاستئصال بالليزر
• طحن ثنائي الفينيل متعدد الكلور
• النقش بالليزر

هواة

• مقاومة الطباعة بالليزر: الطباعة بالليزر على ورق نقل الحبر، النقل الحراري باستخدام مكواة أو مغلفة معدلة على صفائح عارية، النقع في حمام مائي، التعديل باستخدام قلم تحديد، ثم النقش.
• فيلم الفينيل والمقاومة، وعلامة غير قابلة للغسل، وبعض الطرق الأخرى. يتطلب عمالة كثيفة، ومناسب فقط للألواح الفردية.

تُعرف العملية التي يتم بها تطبيق آثار النحاس على السطح باسم الحفر بعد الطريقة الطرحية للعملية، على الرغم من وجود طرق إضافية وشبه إضافية أيضًا.

تزيل الطرق الطرحية النحاس من لوح مطلي بالكامل بالنحاس لتبقى فقط نمط النحاس المطلوب. الطريقة الأبسط، المستخدمة للإنتاج على نطاق صغير وغالبًا من قبل الهواة، هي الحفر بالغمر، حيث يتم غمر اللوحة في محلول الحفر مثل كلوريد الحديديك . بالمقارنة مع الطرق المستخدمة للإنتاج الضخم، فإن وقت الحفر طويل. يمكن تطبيق الحرارة والتحريك على الحمام لتسريع معدل الحفر. في الحفر بالفقاعات، يمر الهواء عبر حمام المادة الحفرية لتحريك المحلول وتسريع الحفر. يستخدم الحفر بالرش مجدافًا يعمل بمحرك لرش الألواح بالمادة الحفرية؛ أصبحت العملية عفا عليها الزمن تجاريًا لأنها ليست سريعة مثل الحفر بالرش. في الحفر بالرش، يتم توزيع محلول المادة الحفرية على الألواح بواسطة فوهات، وإعادة تدويرها بواسطة المضخات. يتيح تعديل نمط الفوهة ومعدل التدفق ودرجة الحرارة وتركيبة المادة الحفرية التحكم المتوقع في معدلات الحفر ومعدلات الإنتاج العالية. ^[38] مع استهلاك المزيد من النحاس من الألواح، يصبح المحلول مشبعًا وأقل فعالية؛ حيث تتمتع المحاليل المختلفة بسعات مختلفة للنحاس، حيث يصل بعضها إلى 150 جرامًا من النحاس لكل لتر من المحلول. في الاستخدام التجاري، يمكن تجديد المحاليل لاستعادة نشاطها، واستعادة النحاس المذاب وبيعه. يتطلب الحفر على نطاق صغير الاهتمام بالتخلص من المحلول المستخدم، والذي يكون تآكليًا وسامًا بسبب محتواه المعدني. ^[39] يزيل المحلول النحاس من جميع الأسطح غير المحمية بواسطة المقاومة. يحدث "التآكل" عندما يهاجم المحلول الحافة الرقيقة للنحاس أسفل المقاومة؛ يمكن أن يقلل هذا من عرض الموصل ويسبب دوائر مفتوحة. يلزم التحكم الدقيق في وقت الحفر لمنع التآكل. عندما يتم استخدام الطلاء المعدني كمقاوم، يمكن أن "يتدلى" مما قد يتسبب في حدوث دوائر قصيرة بين المسارات المتجاورة عند تباعدها عن بعضها البعض. يمكن إزالة التآكل عن طريق تنظيف اللوحة بفرشاة سلكية بعد الحفر. ^[38]

في الطرق المضافة، يتم طلاء النمط بالكهرباء على ركيزة عارية باستخدام عملية معقدة. تتمثل ميزة الطريقة المضافة في الحاجة إلى مواد أقل وإنتاج نفايات أقل. في عملية الإضافة الكاملة، يتم تغطية الصفيحة العارية بغشاء حساس للضوء يتم تصويره (تعريضه للضوء من خلال قناع ثم يتم تطويره مما يزيل الفيلم غير المكشوف). يتم تحسيس المناطق المكشوفة في حمام كيميائي، يحتوي عادةً على البلاديوم ومماثل لذلك المستخدم في الطلاء من خلال الثقوب مما يجعل المنطقة المكشوفة قادرة على ربط أيونات معدنية. ثم يتم طلاء الصفيحة بالنحاس في المناطق الحساسة. عند تجريد القناع، تكون لوحة الدوائر المطبوعة جاهزة.

إن عملية شبه الإضافة هي العملية الأكثر شيوعًا: حيث تحتوي اللوحة غير المزخرفة على طبقة رقيقة من النحاس بالفعل. ثم يتم تطبيق قناع عكسي (على عكس قناع العملية الطرحية، فإن هذا القناع يكشف عن أجزاء الركيزة التي ستصبح في النهاية آثارًا). ثم يتم طلاء النحاس الإضافي على اللوحة في المناطق غير المقنعة؛ يمكن طلاء النحاس بأي وزن مرغوب. ثم يتم تطبيق طلاء القصدير والرصاص أو غيرهما من الطلاء السطحي. يتم تجريد القناع وإزالة طبقة النحاس الأصلية المكشوفة الآن من اللوحة من خلال خطوة حفر قصيرة، مما يؤدي إلى عزل الآثار الفردية. يتم تصنيع بعض الألواح أحادية الجانب التي تحتوي على ثقوب مطلية بهذه الطريقة. صنعت شركة جنرال إلكتريك أجهزة راديو للمستهلك في أواخر الستينيات باستخدام ألواح مضافة. تُستخدم عملية (شبه) الإضافة بشكل شائع للألواح متعددة الطبقات لأنها تسهل طلاء الثقوب من خلال إنتاج فتحات موصلة في لوحة الدائرة.

يتم عادة الحفر الصناعي باستخدام كبريتات الأمونيوم أو كلوريد الحديديك . بالنسبة لثقوب الطلاء، يتم تنفيذ خطوات إضافية من الترسيب بدون كهرباء بعد حفر الثقوب، ثم يتم طلاء النحاس بالكهرباء لزيادة السُمك، ويتم غربلة الألواح وطلائها بالقصدير/الرصاص. يصبح القصدير/الرصاص مادة مقاومة تاركًا النحاس العاري ليتم حفره. ^[40]

تحتوي لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات على طبقات أثرية داخل اللوحة. ويتم تحقيق ذلك عن طريق تغليف كومة من المواد في مكبس عن طريق تطبيق الضغط والحرارة لفترة من الوقت. وينتج عن هذا منتج من قطعة واحدة لا يمكن فصلها. على سبيل المثال، يمكن تصنيع لوحة دوائر مطبوعة مكونة من أربع طبقات عن طريق البدء من صفائح نحاسية مغلفة على الوجهين، ونقش الدوائر على كلا الجانبين، ثم تغليفها على رقائق النحاس المسبقة التشريب والأعلى والأسفل. ثم يتم حفرها وطلائها ونقشها مرة أخرى للحصول على آثار على الطبقات العلوية والسفلية. ^[41]

يتم فحص الطبقات الداخلية بالكامل بواسطة الآلة قبل الترقق لأن الأخطاء لا يمكن تصحيحها بعد ذلك. تقارن آلات الفحص البصري التلقائي (AOI) صورة اللوحة بالصورة الرقمية الناتجة عن بيانات التصميم الأصلية. يمكن لآلات التشكيل البصري التلقائي (AOS) بعد ذلك إضافة النحاس المفقود أو إزالة النحاس الزائد باستخدام الليزر، مما يقلل من عدد لوحات الدوائر المطبوعة التي يجب التخلص منها. ^{[42] [43] [44]} يمكن أن يبلغ عرض مسارات لوحات الدوائر المطبوعة 10 ميكرومتر فقط.

يتم حفر الثقوب في لوحة الدوائر المطبوعة عادةً باستخدام رؤوس مثقاب مطلية بكربيد التنغستن . يتم استخدام كربيد التنغستن المطلي لأن مواد اللوحة كاشطة. سوف تتلاشى رؤوس المثقاب المصنوعة من الفولاذ عالي السرعة بسرعة، مما يؤدي إلى تمزيق النحاس وإتلاف اللوحة. يتم الحفر بواسطة آلات حفر يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر، باستخدام ملف حفر أو ملف Excellon يصف موقع وحجم كل ثقب مثقوب.

يمكن جعل الثقوب موصلة، عن طريق الطلاء الكهربائي أو إدخال فتحات معدنية مجوفة، لتوصيل طبقات اللوحة. بعض الثقوب الموصلة مخصصة لإدخال أسلاك المكونات التي تمر عبر الثقوب. تستخدم ثقوب أخرى لتوصيل طبقات اللوحة، تسمى الفتحات .

عندما تكون هناك حاجة إلى فتحات ذات قطر أصغر من 76.2 ميكرومتر، فإن الحفر باستخدام بتات ميكانيكية أمر مستحيل بسبب ارتفاع معدلات التآكل والكسر. في هذه الحالة، يمكن حفر الفتحات بالليزر - تبخرها بالليزر . عادةً ما يكون للفتحات المثقوبة بالليزر سطح أقل جودة داخل الفتحة. تسمى هذه الفتحات بفتحات دقيقة ويمكن أن يكون لها أقطار صغيرة تصل إلى 10 ميكرومتر. ^{[45] [46]}

من الممكن أيضًا باستخدام الحفر بعمق متحكم فيه ، أو الحفر بالليزر، أو عن طريق الحفر المسبق للصفائح الفردية للوحة الدوائر المطبوعة قبل الترقق، إنتاج ثقوب تربط فقط بعض طبقات النحاس، بدلاً من المرور عبر اللوحة بأكملها. تسمى هذه الثقوب بالثقوب العمياء عندما تربط طبقة نحاسية داخلية بطبقة خارجية، أو ثقوب مدفونة عندما تربط طبقتين نحاسيتين داخليتين أو أكثر ولا توجد طبقات خارجية. يمكن لآلات الحفر بالليزر حفر آلاف الثقوب في الثانية ويمكنها استخدام إما أشعة الليزر فوق البنفسجية أو ليزر ثاني أكسيد الكربون _. [ ^{47] [48]}

يمكن جعل جدران الفتحات الخاصة باللوحات ذات الطبقتين أو أكثر موصلة للكهرباء ثم يتم طلائها بالنحاس لتشكيل فتحات مطلية بالكهرباء. تعمل هذه الفتحات على توصيل الطبقات الموصلة للكهرباء في لوحة الدوائر المطبوعة.

بالنسبة للألواح متعددة الطبقات، تلك التي تحتوي على ثلاث طبقات أو أكثر، ينتج الحفر عادةً لطخة من منتجات التحلل عالية الحرارة لمادة الترابط في نظام الصفيحة. قبل أن يتم طلاء الثقوب، يجب إزالة هذه اللطخة من خلال عملية إزالة اللطخة الكيميائية ، أو عن طريق الحفر البلازمي . تضمن عملية إزالة اللطخة إنشاء اتصال جيد بطبقات النحاس عند طلاء الثقب. في الألواح عالية الموثوقية، يتم إجراء عملية تسمى الحفر الخلفي كيميائيًا باستخدام مادة حفر أساسها برمنجنات البوتاسيوم أو الحفر البلازمي. يزيل الحفر الخلفي الراتينج والألياف الزجاجية بحيث تمتد طبقات النحاس إلى الفتحة وعندما يتم طلاء الفتحة تصبح جزءًا لا يتجزأ من النحاس المترسب.

يمكن أن يكون اختيار الطلاء المناسب أو التشطيب السطحي أمرًا بالغ الأهمية لعملية العائد، وكمية إعادة العمل، ومعدل الفشل في الحقل، والموثوقية. ^[49]

يمكن طلاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور باللحام أو القصدير أو الذهب فوق النيكل. ^{[50] [51]}

بعد نقش لوحات الدوائر المطبوعة ثم شطفها بالماء، يتم وضع قناع اللحام ، ثم يتم طلاء أي نحاس مكشوف باللحام أو النيكل/الذهب أو أي طلاء مضاد للتآكل آخر. ^[52]

من المهم استخدام اللحام المتوافق مع كل من لوحة الدوائر المطبوعة والأجزاء المستخدمة. ومن الأمثلة على ذلك استخدام كرات اللحام المصنوعة من القصدير والرصاص في توصيلات تفقد كراتها على خطوط النحاس العارية أو استخدام معجون لحام خالٍ من الرصاص.

الطلاءات الأخرى المستخدمة هي مادة الحفاظ على قابلية اللحام العضوية (OSP)، والفضة المغمورة (IAg)، والقصدير المغمور (ISn)، وطلاء الذهب المغمور بالنيكل الخالي من الكهرباء (ENIG)، والذهب المغمور بالنيكل الخالي من الكهرباء والبلاديوم الخالي من الكهرباء (ENEPIG)، والطلاء الذهبي المباشر (فوق النيكل). غالبًا ما يتم طلاء موصلات الحافة ، الموضوعة على طول حافة واحدة من بعض الألواح، بالنيكل ثم مطلية بالذهب باستخدام ENIG. اعتبار آخر للطلاء هو الانتشار السريع لمعادن الطلاء في لحام القصدير. يشكل القصدير معادن بينية مثل Cu ₆ Sn ₅ و Ag ₃ Cu التي تذوب في سائل القصدير أو صلبه (عند 50 درجة مئوية)، مما يؤدي إلى تجريد طلاء السطح أو ترك فراغات.

الهجرة الكهروكيميائية (ECM) هي نمو خيوط معدنية موصلة على أو داخل لوحة دوائر مطبوعة (PCB) تحت تأثير تحيز جهد التيار المستمر. ^{[53] [54]} من المعروف أن الفضة والزنك والألمنيوم تنمو بها الشعيرات تحت تأثير المجال الكهربائي. كما تنمو الفضة أيضًا على مسارات سطح موصلة في وجود الهاليد والأيونات الأخرى، مما يجعلها خيارًا سيئًا للاستخدام الإلكتروني. سوف ينمو القصدير "شعيرات" بسبب التوتر في السطح المطلي. كما تنمو الشعيرات أيضًا في طلاء القصدير والرصاص أو اللحام، والتي تقل فقط عن طريق تقليل نسبة القصدير. يؤدي إعادة الصهر إلى اللحام المنصهر أو صفيحة القصدير لتخفيف الضغط السطحي إلى تقليل حدوث الشعيرات. هناك مشكلة أخرى في الطلاء وهي آفة القصدير ، وهي تحول القصدير إلى شكل مسحوق متآصل في درجة حرارة منخفضة. ^[55]

يمكن تغطية المناطق التي لا ينبغي لحامها بمقاوم اللحام ( قناع اللحام ). قناع اللحام هو ما يعطي لوحات الدوائر المطبوعة لونها الأخضر المميز، على الرغم من أنه متوفر أيضًا بعدة ألوان أخرى، مثل الأحمر والأزرق والأرجواني والأصفر والأسود والأبيض. يُطلق على أحد أكثر مقاومات اللحام شيوعًا المستخدمة اليوم اسم "LPI" ( قناع اللحام السائل القابل للتصوير الضوئي ). ^[56]   يتم وضع طلاء حساس للضوء على سطح لوحة الدوائر المطبوعة، ثم يتعرض للضوء من خلال فيلم صورة قناع اللحام، وأخيرًا يتم تطويره حيث يتم غسل المناطق غير المكشوفة. قناع اللحام بالفيلم الجاف مشابه للفيلم الجاف المستخدم لتصوير لوحة الدوائر المطبوعة للطلاء أو النقش. بعد تصفيحه على سطح لوحة الدوائر المطبوعة، يتم تصويره وتطويره كقناع لحام سائل قابل للتصوير الضوئي. مرة واحدة ولكن لم يعد يستخدم بشكل شائع، بسبب دقته ودقته المنخفضة، هو طباعة حبر الإيبوكسي على الشاشة. بالإضافة إلى صد اللحام، يوفر مقاوم اللحام أيضًا الحماية من البيئة للنحاس الذي قد يتعرض بخلاف ذلك.

غالبًا ما يتم طباعة أسطورة (تُعرف أيضًا بالحرير أو الطباعة الحريرية ) على أحد جانبي PCB أو كليهما. وهي تحتوي على مصممي المكونات وإعدادات التبديل ونقاط الاختبار وغيرها من المؤشرات المفيدة في تجميع واختبار وصيانة واستخدام لوحة الدائرة في بعض الأحيان.

هناك ثلاث طرق لطباعة الأسطورة:

1. كانت الطباعة الحريرية باستخدام حبر الإيبوكسي هي الطريقة المتبعة، مما أدى إلى الاسم البديل.
2. تعتبر عملية التصوير الفوتوغرافي السائل أكثر دقة من الطباعة على الشاشة.
3. تُستخدم الطباعة بالحبر النفاث بشكل متزايد. يمكن للطابعات النافثة للحبر طباعة بيانات متغيرة وفريدة لكل وحدة PCB، مثل النص أو الرقم التسلسلي أو الرمز الشريطي .

عادةً ما يتم اختبار اللوحات التي لا تحتوي على مكونات مثبتة على اللوحة العارية بحثًا عن "الماس الكهربائي" و"الفتحات". يُطلق على هذا الاختبار الكهربائي أو اختبار PCB الإلكتروني . الماس الكهربائي هو اتصال بين نقطتين لا ينبغي توصيلهما. الفتح هو اتصال مفقود بين نقطتين يجب توصيلهما. ^{[ بحاجة لمصدر ]} للاختبار عالي الحجم، يلامس محول إبرة صلب الأراضي النحاسية على اللوحة. ^[57] التركيب أو المحول هو تكلفة ثابتة كبيرة وهذه الطريقة اقتصادية فقط للإنتاج عالي الحجم أو عالي القيمة. للإنتاج ذي الحجم الصغير أو المتوسط، تُستخدم أجهزة اختبار المجسات الطائرة حيث يتم تحريك مجسات الاختبار فوق اللوحة بواسطة محرك XY للاتصال بالأراضي النحاسية. ليست هناك حاجة إلى تركيب وبالتالي تكون التكاليف الثابتة أقل بكثير. يوجه نظام CAM جهاز الاختبار الكهربائي لتطبيق جهد على كل نقطة اتصال حسب الحاجة والتحقق من ظهور هذا الجهد على نقاط الاتصال المناسبة وعلى هذه النقاط فقط.

في التجميع، يتم ملء اللوحة العارية (أو "حشوها") بالمكونات الإلكترونية لتشكيل مجموعة دوائر مطبوعة وظيفية (PCA)، تسمى أحيانًا "مجموعة لوحات الدوائر المطبوعة" (PCBA). ^{[58] [59]} في تقنية الفتحة الممتدة ، يتم إدخال أسلاك المكونات في فتحات محاطة بوسادات موصلة ؛ تحافظ الفتحات على المكونات في مكانها. في تقنية التركيب السطحي (SMT)، يتم وضع المكون على لوحة الدوائر المطبوعة بحيث تصطف الدبابيس مع الوسادات الموصلة أو تهبط على أسطح لوحة الدوائر المطبوعة؛ معجون اللحام، الذي تم تطبيقه مسبقًا على الوسادات، يحمل المكونات في مكانها مؤقتًا؛ إذا تم تطبيق مكونات التركيب السطحي على جانبي اللوحة، يتم لصق مكونات الجانب السفلي باللوحة. في كل من الفتحة الممتدة والتركيب السطحي، يتم بعد ذلك لحام المكونات ؛ بمجرد تبريدها وتصلبها، يحمل اللحام المكونات في مكانها بشكل دائم ويربطها كهربائيًا باللوحة. ^[60]

هناك مجموعة متنوعة من تقنيات اللحام المستخدمة لربط المكونات بلوحة الدوائر المطبوعة. عادة ما يتم الإنتاج بكميات كبيرة باستخدام آلة التقاط ووضع ولحام موجة بالجملة للأجزاء ذات الثقب أو أفران إعادة التدفق لمكونات SMT أو الأجزاء ذات الثقب، ولكن الفنيين المهرة قادرون على لحام أجزاء صغيرة جدًا يدويًا (على سبيل المثال عبوات 0201 التي يبلغ حجمها 0.02 بوصة × 0.01 بوصة) ^[61] تحت المجهر ، باستخدام ملقط ومكواة لحام ذات طرف دقيق ، للنماذج الأولية ذات الحجم الصغير. يمكن استخدام اللحام الانتقائي للأجزاء الحساسة. لا يمكن لحام بعض أجزاء SMT يدويًا، مثل عبوات مصفوفة الشبكة الكروية (BGA). يمكن لحام جميع المكونات ذات الثقب يدويًا، مما يجعلها مفضلة للنماذج الأولية حيث لا يكون الحجم والوزن واستخدام المكونات الدقيقة التي سيتم استخدامها في الإنتاج بكميات كبيرة أمرًا مهمًا.

غالبًا ما يجب الجمع بين التركيب عبر الفتحة والتركيب السطحي في مجموعة واحدة لأن بعض المكونات المطلوبة متوفرة فقط في عبوات التركيب السطحي، بينما تتوفر مكونات أخرى فقط في عبوات التركيب عبر الفتحة. أو حتى إذا كانت جميع المكونات متوفرة في عبوات التركيب عبر الفتحة، فقد يكون من المرغوب فيه الاستفادة من الحجم والوزن وتخفيضات التكلفة التي يمكن الحصول عليها باستخدام بعض أجهزة التركيب السطحي المتوفرة. سبب آخر لاستخدام كلتا الطريقتين هو أن التركيب عبر الفتحة يمكن أن يوفر القوة اللازمة للمكونات التي من المرجح أن تتحمل الضغط المادي (مثل الموصلات التي يتم اقترانها وإزالة شدتها بشكل متكرر أو التي تتصل بكابلات من المتوقع أن تفرض ضغطًا كبيرًا على واجهة PCB والموصل)، بينما ستشغل المكونات التي من المتوقع ألا يتم المساس بها مساحة أقل باستخدام تقنيات التركيب السطحي. لمزيد من المقارنة، راجع صفحة SMT .

بعد ملء اللوحة، يمكن اختبارها بعدة طرق:

• أثناء انقطاع التيار الكهربائي، يتم إجراء فحص بصري وفحص بصري آلي . تُستخدم إرشادات JEDEC الخاصة بوضع مكونات PCB واللحام والفحص بشكل شائع للحفاظ على مراقبة الجودة في هذه المرحلة من تصنيع PCB.
• أثناء انقطاع الطاقة، تحليل التوقيع التناظري ، اختبار انقطاع الطاقة .
• أثناء تشغيل الطاقة، يتم إجراء اختبار داخل الدائرة ، حيث يمكن إجراء القياسات الفيزيائية (على سبيل المثال، الجهد).
• أثناء تشغيل الطاقة، يتم إجراء اختبار وظيفي ، للتحقق مما إذا كانت لوحة الدوائر المطبوعة تفعل ما تم تصميمها من أجله.

لتسهيل هذه الاختبارات، قد يتم تصميم لوحات الدوائر المطبوعة مع وسادات إضافية لإجراء اتصالات مؤقتة. في بعض الأحيان، يجب عزل هذه الوسادات بمقاومات. قد يمارس الاختبار داخل الدائرة أيضًا ميزات اختبار مسح الحدود لبعض المكونات. يمكن أيضًا استخدام أنظمة الاختبار داخل الدائرة لبرمجة مكونات الذاكرة غير المتطايرة على اللوحة.

في اختبار المسح الحدودي، تشكل الدوائر الاختبارية المدمجة في الدوائر المتكاملة المختلفة على اللوحة اتصالات مؤقتة بين مسارات لوحة الدوائر المطبوعة لاختبار تثبيت الدوائر المتكاملة بشكل صحيح. يتطلب اختبار المسح الحدودي أن تستخدم جميع الدوائر المتكاملة التي سيتم اختبارها إجراء تكوين اختبار قياسي، وأكثرها شيوعًا هو معيار مجموعة عمل الاختبار المشترك ( JTAG ). توفر بنية اختبار JTAG وسيلة لاختبار التوصيلات بين الدوائر المتكاملة على اللوحة دون استخدام مجسات اختبار مادية، وذلك باستخدام الدوائر في الدوائر المتكاملة لاستخدام دبابيس الدائرة المتكاملة نفسها كمجسات اختبار. يوفر بائعو أدوات JTAG أنواعًا مختلفة من المحفزات والخوارزميات المتطورة، ليس فقط للكشف عن الشبكات الفاشلة، ولكن أيضًا لعزل الأعطال في شبكات وأجهزة ودبابيس محددة.

عندما تفشل اللوحات في اجتياز الاختبار، قد يقوم الفنيون بفك اللحام واستبدال المكونات الفاشلة، وهي المهمة المعروفة بإعادة العمل .

غالبًا ما تحتوي لوحات الدوائر المطبوعة المخصصة للبيئات القاسية على طلاء مطابق ، يتم تطبيقه بالغمس أو الرش بعد لحام المكونات. يمنع الطلاء التآكل وتيارات التسرب أو التماس الكهربائي بسبب التكثيف. كانت أقدم الطلاءات المطابقة عبارة عن شمع ؛ أما الطلاءات المطابقة الحديثة فهي عبارة عن غمسات من محاليل مخففة من المطاط السيليكوني أو البولي يوريثين أو الأكريليك أو الإيبوكسي. هناك تقنية أخرى لتطبيق الطلاء المطابق وهي رش البلاستيك على لوحة الدوائر المطبوعة في حجرة مفرغة من الهواء. العيب الرئيسي للطلاءات المطابقة هو أن صيانة اللوحة تصبح صعبة للغاية. ^[62]

إن العديد من لوحات الدوائر المطبوعة المجمعة حساسة للكهرباء الساكنة ، وبالتالي يجب وضعها في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة أثناء النقل. عند التعامل مع هذه اللوحات، يجب أن يكون المستخدم مؤرضًا (مؤرضًا) . قد تؤدي تقنيات التعامل غير السليمة إلى نقل شحنة ساكنة متراكمة عبر اللوحة، مما يؤدي إلى إتلاف المكونات أو تدميرها. قد لا يؤثر الضرر على الوظيفة على الفور ولكنه قد يؤدي إلى فشل مبكر لاحقًا، أو يتسبب في حدوث أخطاء تشغيلية متقطعة، أو يتسبب في تضييق نطاق الظروف البيئية والكهربائية التي تعمل اللوحة في ظلها بشكل صحيح.

This section needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources in this section. Unsourced material may be challenged and removed. (December 2016) (Learn how and when to remove this message)

يمكن أن يوفر بناء الخشب الكوردي مساحة كبيرة وكان يستخدم غالبًا مع المكونات ذات النهاية السلكية في التطبيقات حيث كانت المساحة ذات قيمة عالية (مثل الصمامات وتوجيه الصواريخ وأنظمة القياس عن بعد) وفي أجهزة الكمبيوتر عالية السرعة ، حيث كانت المسارات القصيرة مهمة. في بناء الخشب الكوردي، تم تركيب المكونات ذات الرصاص المحوري بين مستويين متوازيين. يأتي الاسم من الطريقة التي يتم بها تكديس المكونات ذات الرصاص المحوري (المكثفات والمقاومات والملفات والثنائيات) في صفوف وأعمدة متوازية، مثل كومة من الحطب. تم لحام المكونات معًا باستخدام سلك توصيل أو تم توصيلها بمكونات أخرى بواسطة شريط رفيع من النيكل ملحوم بزوايا قائمة على أسلاك المكونات. ^[63] لتجنب حدوث قصر كهربائي بين طبقات التوصيل المختلفة، تم وضع بطاقات عازلة رقيقة بينها. سمحت الثقوب أو الفتحات الموجودة في البطاقات لأسلاك المكونات بالامتداد إلى طبقة التوصيل التالية. كان أحد عيوب هذا النظام أنه يجب استخدام مكونات خاصة ذات رصاص من النيكل للسماح بإجراء لحامات توصيل موثوقة. قد يؤدي التمدد الحراري التفاضلي للمكون إلى الضغط على أسلاك المكونات ومسارات لوحة الدوائر المطبوعة ويسبب أضرارًا ميكانيكية (كما شوهد في العديد من الوحدات في برنامج أبولو). بالإضافة إلى ذلك، يصعب استبدال المكونات الموجودة في الداخل. استخدمت بعض إصدارات البناء بالحطب لوحات دوائر مطبوعة ملحومة ذات جانب واحد كطريقة للتوصيل (كما هو موضح في الصورة)، مما يسمح باستخدام مكونات ذات أسلاك عادية على حساب صعوبة إزالة الألواح أو استبدال أي مكون غير موجود على الحافة.

قبل ظهور الدوائر المتكاملة ، كانت هذه الطريقة تسمح بالحصول على أعلى كثافة ممكنة لتعبئة المكونات؛ ولهذا السبب، تم استخدامها من قبل عدد من بائعي أجهزة الكمبيوتر بما في ذلك شركة Control Data Corporation .

تُسمى لوحة الدوائر المطبوعة البسيطة لمكون واحد، المستخدمة في النماذج الأولية ، بلوحة التوصيل . والغرض من لوحة التوصيل هو "فصل" أسلاك المكون على أطراف منفصلة بحيث يمكن إجراء توصيلات يدوية بها بسهولة. تُستخدم لوحات التوصيل بشكل خاص للمكونات المثبتة على السطح أو أي مكونات ذات مسافة توصيل دقيقة.

قد تحتوي لوحات الدوائر المطبوعة المتقدمة على مكونات مدمجة في الركيزة، مثل المكثفات والدوائر المتكاملة، لتقليل مقدار المساحة التي تشغلها المكونات على سطح لوحة الدوائر المطبوعة مع تحسين الخصائص الكهربائية. ^[64]

تعد تقنية Multiwire تقنية حاصلة على براءة اختراع للربط المتبادل والتي تستخدم أسلاكًا معزولة موجهة آليًا ومضمنة في مصفوفة غير موصلة (غالبًا ما تكون راتينجًا بلاستيكيًا). ^[65] وقد تم استخدامها خلال الثمانينيات والتسعينيات. اعتبارًا من عام 2010، ^[update]لا تزال تقنية Multiwire متاحة من خلال شركة Hitachi.

نظرًا لأنه كان من السهل جدًا تكديس التوصيلات (الأسلاك) داخل مصفوفة التضمين، فقد سمح النهج للمصممين بنسيان توجيه الأسلاك تمامًا (وهي عملية تستغرق وقتًا طويلاً في تصميم PCB): في أي مكان يحتاج فيه المصمم إلى اتصال، سترسم الآلة سلكًا في خط مستقيم من موقع/دبوس إلى آخر. أدى هذا إلى أوقات تصميم قصيرة جدًا (لا توجد خوارزميات معقدة لاستخدامها حتى للتصميمات عالية الكثافة) بالإضافة إلى تقليل التداخل (وهو أسوأ عندما تعمل الأسلاك بالتوازي مع بعضها البعض - وهو ما لا يحدث أبدًا تقريبًا في Multiwire)، على الرغم من أن التكلفة مرتفعة للغاية للتنافس مع تقنيات PCB الأرخص عندما تكون هناك حاجة إلى كميات كبيرة.

يمكن إجراء التصحيحات على تخطيط لوحة Multiwire بسهولة أكبر من إجراء التصحيحات على تخطيط PCB. ^[66]

تم استخدام لوحات الدوائر المطبوعة كبديل لاستخدامها النموذجي في الهندسة الإلكترونية والطبية الحيوية بفضل تعدد استخدامات طبقاتها، وخاصة طبقة النحاس. تم استخدام طبقات لوحات الدوائر المطبوعة لتصنيع أجهزة الاستشعار، مثل أجهزة استشعار الضغط السعوي ومقاييس التسارع، والمحركات مثل الصمامات الدقيقة والسخانات الدقيقة، بالإضافة إلى منصات أجهزة الاستشعار والمحركات للمختبر على الشريحة (LoC)، على سبيل المثال لإجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، وخلايا الوقود، على سبيل المثال لا الحصر. ^[67]

قد لا يدعم المصنعون إصلاح لوحات الدوائر المطبوعة على مستوى المكونات بسبب التكلفة المنخفضة نسبيًا للاستبدال مقارنة بالوقت والتكلفة اللازمة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها على مستوى المكون. في الإصلاح على مستوى اللوحة، يحدد الفني اللوحة (PCA) التي يوجد بها الخلل ويستبدلها. هذا التحول فعال اقتصاديًا من وجهة نظر الشركة المصنعة ولكنه أيضًا مضيعة للمال، حيث يمكن التخلص من لوحة دوائر بها مئات المكونات الوظيفية واستبدالها بسبب فشل جزء بسيط وغير مكلف، مثل المقاوم أو المكثف. هذه الممارسة تساهم بشكل كبير في مشكلة النفايات الإلكترونية . ^[68]

في العديد من البلدان (بما في ذلك جميع المشاركين في السوق الأوروبية الموحدة ، ^[69] والمملكة المتحدة ، ^[70] وتركيا ، والصين )، يقيد التشريع استخدام الرصاص والكادميوم والزئبق في المعدات الكهربائية. لذلك يجب أن تستخدم ثنائيات الفينيل متعدد الكلور المباعة في مثل هذه البلدان عمليات تصنيع خالية من الرصاص ولحامًا خاليًا من الرصاص، ويجب أن تكون المكونات المرفقة نفسها متوافقة. [ ^{71] [72]}

يغطي معيار السلامة UL 796 متطلبات سلامة المكونات للوحات الأسلاك المطبوعة للاستخدام كمكونات في الأجهزة أو الأدوات المنزلية. يحلل الاختبار خصائص مثل قابلية الاشتعال، ودرجة الحرارة القصوى للتشغيل ، والتتبع الكهربائي، وانحراف الحرارة، والدعم المباشر للأجزاء الكهربائية الحية.

• لوحة التوصيل
• BT-Epoxy - راتينج يستخدم في PCBs
• مصمم توصيل معتمد - مؤهل لمصممي الدوائر المطبوعة
• عملية أوكام - طريقة تصنيع لوحة الدوائر الكهربائية بدون لحام

• تافيرنييه، كارل (سبتمبر 2015). "بيانات تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور - نقل بيانات التصميم إلى التصنيع" (PDF) . الإصدار 6. مؤرشف (PDF) من الأصل في 8 مارس 2022. تم الاسترجاع في 9 مايو 2022 .
• كولوتي، جيمس (2022). "الاعتبارات التناظرية والترددات الراديوية والتوافق الكهرومغناطيسي في تصميم لوحة الأسلاك المطبوعة" (PDF) . المراجعة 5. معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ، قسم لونغ آيلاند. مؤرشف من الأصل (PDF) في 8 مايو 2022. تم الاسترجاع في 9 مايو 2022 .

• الوسائط المتعلقة بلوحات الدوائر المطبوعة في ويكيميديا ​​كومنز