تقنية الثقوب النافذة

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

رسم تخطيطي لكيفية تركيب المكونات ذات الثقوب المارة
لوحة دوائر كهربائية ذات ثقوب نافذة

في مجال الإلكترونيات ، تُعرف تقنية الثقوب المارة (أو " الثقوب المارة ") بأنها أسلوب تصنيع يتم فيه إدخال أطراف المكونات عبر ثقوب محفورة في لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ولحامها على نقاط التوصيل الموجودة على الجانب المقابل، إما عن طريق التجميع اليدوي (الوضع اليدوي) أو باستخدام آلات التركيب الآلية . [ 1 ] [ 2 ]

تاريخ

أجهزة ذات ثقوب مثبتة على لوحة الدوائر لجهاز كمبيوتر منزلي من منتصف ثمانينيات القرن الماضي . الأجهزة ذات الأطراف المحورية في أعلى اليسار، بينما المكثفات الزرقاء ذات الأطراف الشعاعية في أعلى اليمين.

حلت تقنية الثقوب النافذة تقريبًا محل تقنيات تجميع الإلكترونيات السابقة، مثل تقنية التوصيل المباشر . فمنذ الجيل الثاني من الحواسيب في خمسينيات القرن الماضي وحتى شيوع تقنية التجميع السطحي (SMT) في منتصف ثمانينيات القرن الماضي، كان كل مكون على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) نموذجيًا مكونًا من نوع الثقوب النافذة. في البداية، كانت لوحات الدوائر المطبوعة تحتوي على مسارات مطبوعة على جانب واحد فقط، ثم على كلا الجانبين، ثم شاع استخدام اللوحات متعددة الطبقات. وتحولت الثقوب النافذة إلى ثقوب نافذة مطلية (PTH) لتمكين المكونات من الاتصال بالطبقات الموصلة المطلوبة. لم تعد الثقوب النافذة المطلية ضرورية مع لوحات SMT لتوصيل المكونات، ولكنها لا تزال تُستخدم لإنشاء وصلات بين الطبقات، وفي هذا السياق تُسمى عادةً بالوصلات البينية (vias ) . [ 2 ]

العملاء المحتملين

الأقطاب المحورية والشعاعية

المكثفات الإلكتروليتية ذات الرصاص المحوري (أعلى) والقطري (أسفل)

تُستخدم المكونات ذات الأسلاك الموصلة عادةً في لوحات الدوائر المطبوعة ذات الثقوب. تبرز الأسلاك المحورية من طرفي مكون أسطواني أو مستطيل الشكل، على محور التناظر الهندسي . تشبه هذه المكونات في شكلها وصلات الأسلاك، ويمكن استخدامها لتوصيل مسافات قصيرة على اللوحة، أو حتى بدون دعامة عبر مساحة مفتوحة في التوصيلات السلكية المباشرة . لا تبرز هذه المكونات كثيرًا فوق سطح اللوحة، مما يُنتج شكلًا مسطحًا أو منخفض الارتفاع عند وضعها بشكل أفقي أو موازٍ للوحة. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

تبرز الأطراف الشعاعية بشكل متوازٍ تقريبًا من نفس السطح أو الجانب من غلاف المكون، بدلًا من أن تبرز من طرفيه المتقابلين. في الأصل، عُرّفت الأطراف الشعاعية بأنها تتبع تقريبًا نصف قطر مكون أسطواني (مثل مكثف قرصي خزفي ). [ 5 ] مع مرور الوقت، عُمّم هذا التعريف ليُقارن بالأطراف المحورية، واتخذ شكله الحالي. عند وضعها على لوحة الدوائر المطبوعة، "تقف" المكونات الشعاعية بشكل عمودي، [ 3 ] [ 4 ] مما يشغل مساحة أصغر على "مساحة اللوحة" المحدودة أحيانًا، ويجعلها مفيدة في العديد من التصاميم عالية الكثافة. تمنح الأطراف المتوازية البارزة من سطح تثبيت واحد المكونات الشعاعية خاصية "التوصيل المباشر"، مما يُسهّل استخدامها في آلات إدخال المكونات الآلية عالية السرعة ("حشو اللوحة").

عند الحاجة، يمكن تحويل عنصر محوري إلى عنصر شعاعي بكفاءة، وذلك بثني أحد أطرافه على شكل حرف "U" بحيث يصبح قريبًا من الطرف الآخر وموازيًا له. [ 4 ] يمكن استخدام عزل إضافي باستخدام أنابيب الانكماش الحراري لمنع حدوث تماس كهربائي مع العناصر المجاورة. في المقابل، يمكن استخدام عنصر شعاعي كعنصر محوري بفصل أطرافه قدر الإمكان، وتمديدها لتشكيل شكل يمتد على طول العنصر. غالبًا ما تُستخدم هذه التعديلات في لوحات التجارب أو النماذج الأولية ، ولكنها غير مُفضلة في تصميمات الإنتاج الضخم . ويعود ذلك إلى صعوبة استخدامها مع آلات وضع المكونات الآلية ، وانخفاض موثوقيتها بسبب انخفاض مقاومة الاهتزاز والصدمات الميكانيكية في التجميع النهائي.

أجهزة توصيل متعددة

قد تحتوي مكونات مثل الدوائر المتكاملة على عشرات الأطراف أو الدبابيس.

بالنسبة للمكونات الإلكترونية ذات طرفين أو أكثر، على سبيل المثال، الثنائيات، الترانزستورات، الدوائر المتكاملة، أو حزم المقاومات، يتم استخدام مجموعة من حزم أشباه الموصلات ذات الحجم القياسي ، إما مباشرة على لوحة الدوائر المطبوعة أو عبر مقبس.

صفات

علبة رؤوس مثقاب تُستخدم لعمل ثقوب في لوحات الدوائر المطبوعة. على الرغم من صلابة رؤوس مثقاب كربيد التنجستن، إلا أنها تتآكل أو تنكسر مع مرور الوقت. ويُشكل عمل الثقوب جزءًا كبيرًا من تكلفة لوحة الدوائر المطبوعة ذات الثقوب النافذة.

على الرغم من أن التثبيت عبر الثقوب يوفر روابط ميكانيكية قوية مقارنةً بتقنيات التثبيت السطحي، إلا أن عمليات الحفر الإضافية المطلوبة تجعل إنتاج اللوحات أكثر تكلفة. كما أنها تحدّ من مساحة التوجيه المتاحة لمسارات الإشارة على الطبقات أسفل الطبقة العلوية مباشرةً في اللوحات متعددة الطبقات، نظرًا لأن الثقوب يجب أن تمر عبر جميع الطبقات إلى الجانب المقابل. ولهذا السبب، تُستخدم تقنيات التثبيت عبر الثقوب حاليًا عادةً للمكونات الأكبر حجمًا أو الأثقل وزنًا، مثل المكثفات الإلكتروليتية أو أشباه الموصلات في عبوات أكبر حجمًا مثل TO-220، والتي تتطلب قوة تثبيت إضافية، أو لمكونات مثل موصلات التوصيل أو المرحلات الكهروميكانيكية التي تتطلب قوة دعم كبيرة. [ 4 ]

يفضل مهندسو التصميم عادةً استخدام المكونات ذات الثقوب الكبيرة بدلاً من المكونات المثبتة على السطح عند تصميم النماذج الأولية، لسهولة استخدامها مع مقابس لوحات التجارب . مع ذلك، قد تتطلب التصاميم عالية السرعة أو عالية التردد تقنية التثبيت السطحي (SMT) لتقليل الحث والسعة الطفيلية في أسلاك التوصيل، والتي قد تؤثر سلبًا على أداء الدائرة. كما قد تفرض التصاميم فائقة الصغر استخدام تقنية التثبيت السطحي، حتى في مرحلة تصميم النموذج الأولي.

تُعدّ المكونات ذات الثقوب مثاليةً لتصميم الدوائر الإلكترونية باستخدام لوحات التجارب ومعالجات دقيقة مثل أردوينو أو بيكاكس . تتميز هذه المكونات بحجمها الكبير الذي يسهل استخدامها ولحامها يدويًا.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ التغليف الإلكتروني: تقنيات تركيب اللحام، في كتاب KH Buschow وآخرون (محررون)، موسوعة المواد: العلوم والتكنولوجيا ، دار النشر Elsevier ، 2001، رقم ISBN 0-08-043152-6، الصفحات 2708-2709
  2. 1 2 هورويتز، بول؛ هيل، وينفيلد (1989). فن الإلكترونيات (ملف PDF) ( الطبعة الثانية). كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج . ISBN  978-0-52137095-0.
  3. 1 2 "كل شيء عن المكثفات" . بيفيس أوديو ريسيرش . تم الاسترجاع في 16-05-2013 .
  4. 1 2 3 4 "ما هو السلك المحوري؟" . wiseGEEK: إجابات واضحة للأسئلة الشائعة . شركة Conjecture . تم الاسترجاع في 16 مايو 2013 .
  5. 1 2 بيلوتا، أنتوني ج. (1985). التوصيلات في التجميعات الإلكترونية . نيويورك: إم. ديكر. ص 205. ISBN  978-0-82477319-9.

للمزيد من القراءة