מחשבים הפכו לכלי חיוני לחייהם, לעבודתם וללמידה של אנשים. הלוח מעגלים של מחשב, הידוע גם בשם pcb, ממלא תפקיד מכריע במבנה הפנימי של מחשבים כמרכיב מפתח. חשיבותו דומה לזו של מערכת העצבים האנושית, והיא הערובה הבסיסית לפעולה יציבה של מחשבים.
הגדרה ותפקוד של לוח מחשב
לוחות מעגלים מחשבים משתמשים במצעים מבודדים כנשאים ובונים עליהם תבניות מוליכות באמצעות תהליכים ספציפיים. דפוסי מוליכות אלו יוצרים את המסלולים להעברת אותות חשמליים, המאפשרים חילופי נתונים חלקים ועבודה משותפת בין רכיבי מחשב. במקביל, המעגל מספק גם תמיכה מכנית לשבבים, מודולים וכדומה, המבטיחה בנייה יציבה של מערכת המחשב כולה, המהווה את המפתח למימוש פונקציות ליבה כגון עיבוד נתונים, אחסון ופלט מחשבים.
סיווג של לוחות מחשב
לוח מעגלים קשיח
לוח מעגלים קשיחים הוא סוג נפוץ במחשבים. המצע שלו הוא ברובו על בסיס נייר-או בד זכוכית, ספוג מראש בשרף פנולי או אפוקסי, מכוסה בנייר כסף ונחושת למינציה ומתרפא, עם יציבות ואמינות טובה. לוחות הליבה של מחשבים, כגון לוחות אם, כרטיסים גרפיים, כרטיסי קול וכרטיסי רשת, משתמשים בעיקר בלוחות מעגלים קשיחים. אם לוקחים את לוח האם כדוגמה, הוא משלב ממשקים רבים, חריצים וחיווט מורכב כדי לספק חיבורים חשמליים ותמיכה פיזית לרכיבי ליבה כגון מעבד וזיכרון, מה שמבטיח פעולה יציבה של מערכת המחשב.
לוח מעגל גמיש
לוחות מעגלים גמישים מתפקדים ברכיבי מחשב ספציפיים בשל הגמישות שלהם. מצע הבידוד שלו הוא חומר סרט דק רך, כגון פוליאמיד. לאחר הדפסת דפוסים מוליכים על מצעים גמישים, ניתן לכופף אותם ולקפל אותם בחופשיות כדי להתאים אותם לפריסות מרחביות מורכבות. חלק הסרט המחבר את המסך והמארח של מחשב נייד עושה שימוש נרחב במעגלים גמישים, שיכולים להשיג העברת אותות ולשמור על יציבות חשמלית ומכאנית כאשר המסך נפתח וסגור.
לוח מעגלים שילוב גמיש קשיח
השילוב של לוחות מעגלים קשיחים וגמישים משלב את היתרונות של שניהם, ומחבר אותם בתהליך ספציפי. מיושם בהתקני מחשב מסוימים הדורשים פריסה וביצועים מרחביים גבוהים, כגון מארחי מחשב מיני. החלק הקשיח נושא את רכיבי הליבה, בעוד החלק הגמיש מחבר מודולים שונים כדי להשיג חיווט גמיש וניצול מקום, שיפור הביצועים הכלליים והקומפקטיות של המחשב.
תהליך הייצור של מעגלים למחשבים
הכנת חומר גלם
בחר מצעים מתאימים, רדיד נחושת וחומרי עזר בהתאם לסוג ודרישות העיצוב של המעגל. לוחות מעגלים קשיחים משתמשים בדרך כלל במצעים כגון FR-4, בעלי תכונות טובות של התנגדות חשמלית, מכנית וחום. איכות נייר הנחושת משפיעה על המוליכות שלו, ולרדיד נחושת איכותי יש טוהר גבוה וגמישות טובה. בנוסף, יש להכין חומרי עזר כגון דיו למסיכת הלחמה ודיו אופי.
העברת דפוסים
העברה גרפית היא שלב מכריע בהעתקת גרפיקה של מעגלים על גבי למינטים מצופים-נחושת, המושגת בדרך כלל באמצעות הדפסת מסך ושיטות פוטוכימיות. הדפסת מסך משתמשת בתבנית מסך כדי להדפיס דיו נגד חריטה על לוח מצופה-נחושת ליצירת שכבה עמידה בפני קורוזיה-; השיטה הפוטוכימית מנצלת את התכונות הרגישות לאור של photoresist כדי להשאיר דפוס עמיד בפני קורוזיה-על הלמינציה המצופה-נחושת לאחר חשיפה ופיתוח. בשל דרישות הדיוק הגבוהות של לוחות מחשב, נעשה שימוש נרחב יותר בשיטות פוטוכימיות.
תחריט וקידוח
תחריט הוא תהליך של הסרת רדיד נחושת עודף מרבדים מצופים-נחושת ליצירת קווים מוליכים, מה שדורש שליטה מדויקת על ריכוז תמיסת התחריט, הטמפרטורה והזמן. קידוח מספק מיקומי חורים עבור חיבורים חשמליים והתקנת רכיבים בין שכבות של לוחות מעגלים. לוחות מעגלים מרובי שכבות קודחים בדייקנות גבוהה- דרך חורים או חורים עיוורים באמצעות ציוד קידוח CNC, ולאחר מכן מבצעים מתכת כדי להשיג חיבורים חשמליים אמינים. לדיוק ואיכות הקידוח יש השפעה משמעותית על הביצועים של לוחות מעגלים מרובי-שכבות כגון לוחות אם של מחשבים.
טיפול ובדיקת פני השטח
לאחר השלמת ייצור המעגלים, נדרש טיפול פני השטח כדי לשפר את יכולת ההלחמה, העמידות בפני קורוזיה וביצועים חשמליים. התהליכים הנפוצים כוללים התזת פח, שקיעת זהב, OSP וכו'. לאחר טיפול פני השטח מתבצעת בדיקה מקיפה הכוללת בדיקה ויזואלית ובדיקת ביצועים חשמליים, על מנת לוודא שביצועי המעגל עומדים בדרישות התכנון. רק מוצרים מוסמכים יכולים לשמש לייצור מכלול מחשבים.