PCB הוא קיצור של Printed Circuit Board – לוח מעגל מודפס. מדובר בלוח שטוח ומרובד, שנמצא כמעט בכל מכשיר אלקטרוני מודרני. הוא מספק תמיכה מכנית לרכיבים אלקטרוניים ויוצר חיבורים חשמליים ביניהם בעזרת תבניות של מסלולי נחושת.
מטלפונים חכמים ומחשבים ניידים ועד מערכות רכב תעשייתיות – לוחות PCB הם הבסיס שמאפשר לאלקטרוניקה להיות קומפקטית, אמינה וניתנת לייצור בקנה מידה רחב.
PCB בקצרה
- שם מלא: Printed Circuit Board (לוח מעגל מודפס)
- תפקיד עיקרי: תמיכה מכנית וחיבור חשמלי לרכיבים אלקטרוניים
- איפה תמצאו אותו: אלקטרוניקה צרכנית, תקשורת, רכב, ציוד רפואי, מערכות בקרה תעשייתיות
- לא להתבלבל עם:
- PCBA (Printed Circuit Board Assembly): לוח PCB שכבר מורכבים עליו רכיבים
- PCB (Polychlorinated Biphenyls): תרכובת כימית מסוכנת שאינה קשורה לאלקטרוניקה
מה עושה לוח PCB בפועל?
דמיינו את ה-PCB כמפת עיר:
- מסלולי נחושת = כבישים
- Vias (חור עם מוליך) = מנהרות בין שכבות
- Pads (פדים) = תחנות עצירה לרכיבים
- החומר הבסיסי = תשתית העיר
לוח PCB מתוכנן היטב משיג 3 מטרות עיקריות:
- חיבור חשמלי מדויק: מסלולים, חורים מוליכים ופדים יוצרים מסלולי זרם אמינים ומדויקים – מחליפים חיווט מסורבל.
- תמיכה מכנית: שומר על רכיבים במקום, גם בתנאים של רעידות, טמפרטורות משתנות או לחצים מכניים.
- יכולת ייצור ובדיקה: מותאם להרכבה אוטומטית (Pick and Place, Reflow, Wave Solder) ולבדיקות כמו AOI, צילום רנטגן ובדיקות חשמליות.
מבנה הלוח: שכבות, חומרים ומרכיבים
לוח PCB טיפוסי מורכב ממספר שכבות של נחושת וחומר מבודד (דיאלקטרי):
- שכבות נחושת: דקים שמותכים למסלולים, משטחים ופדים.
- חומר מבודד (דיאלקטרי): בין שכבות הנחושת – לרוב FR-4 (אפוקסי עם סיבי זכוכית), Polyimide בלוחות גמישים, או לוחות עם ליבת מתכת (אלומיניום/נחושת) לאלקטרוניקה עתירת הספק.
- מסכת הלחמה (Solder Mask): שכבה ירוקה (או כחולה, אדומה וכו') שמבודדת את הנחושת ומשאירה רק את הפדים גלויים.
- הדפסת משי (Silkscreen): טקסט וסימונים להכוונה בהרכבה (למשל כיוון רכיבים, מספרי חלקים וכו').
- גימור שטח (Surface Finish): ציפוי שמגן על אזורי הלחמה – למשל ENIG, HASL, OSP או ENEPIG.
סוגי PCB נפוצים
- חד-צדדי: שכבת נחושת אחת – פשוט וזול.
- דו-צדדי: נחושת משני הצדדים עם חורים מוליכים.
- רב-שכבתי: ארבע שכבות ויותר – משמש באלקטרוניקה מתקדמת (טלפונים, מחשבים).
- HDI (High-Density Interconnect): לוחות בצפיפות גבוהה – מיקרו-חורונים, קווים דקים, שכבות דקות.
- קשיח, גמיש, קשיח-גמיש:
- Rigid (קשיח): עשוי FR-4 – יציב וזול
- Flex (גמיש): מאפשר כיפוף – מתאים למקומות צפופים
- Rigid-Flex: שילוב – אזורים קשיחים להרכבה ואזורים גמישים לחיבור
ההבדל בין PCB ל-PCBA
- PCB: לוח ריק, ללא רכיבים, לא מתפקד בפני עצמו
- PCBA: לוח מורכב – רכיבים מולחמים באמצעות SMT, חורים, או שילוב
איפה תמצאו PCBs?
- אלקטרוניקה צרכנית: טלפונים, שעונים חכמים, מחשבים ניידים, מכשירים חכמים
- רכב: מערכות תאורה, שליטה, ADAS, ניהול מתח
- תעשייה וחשמל: דרייברים, ספקי כוח, חיישנים, בקרים
- תקשורת: ראוטרים, שרתים, אנטנות 5G
- רפואה ותעופה: מכשירי ניטור, דימות רפואי, מערכות אווירונאוטיקה
תהליך ייצור PCB – 8 שלבים פשוטים
- הכנת קבצים: קבצי Gerber, Stack-up, תרשימי קידוח ובדיקות DFM
- הדמיית שכבות פנימיות: צילום, תחריט והכנת דפוסים
- למינציה: חיבור שכבות בלחץ וחום
- קידוח ומתכת: חורים לקשרים בין שכבות – מצופים במתכת
- הדמיית שכבות חיצוניות: תחריט השכבות העליונות
- מסכת הלחמה והדפסה: יישום והקשיה של ה-Solder Mask, הדפסת טקסט
- ציפוי שטח: ENIG, HASL, OSP, ENEPIG
- בדיקה וניתוב: בדיקות חשמליות, חיתוך מהפאנל, אריזה
בהמשך: תהליך הרכבה PCBA – כולל הדפסת משחת הלחמה, מיקום רכיבים, הלחמה ובדיקות סופיות.
PCB – לא החומר הכימי
באלקטרוניקה, PCB = Printed Circuit Board
בתחום הסביבתי, PCB = Polychlorinated Biphenyls – תרכובת כימית רעילה, אסורה לשימוש.
הקפידו לחפש "PCB באלקטרוניקה" כדי לא להתבלבל בין השניים.
מונחים חשובים למתחילים
- PWB (Printed Wiring Board): שם ישן ל-PCB
- קבצי Gerber: הקבצים המשמשים לייצור הלוח
- Via: חור מוליך בין שכבות
- Solder Mask: שכבת הגנה מבודדת
- ENIG / HASL / OSP / ENEPIG: סוגי גימורים לאזורי הלחמה
- Stack-up: סדר שכבות הלוח, חשוב לאותות מהירים
עקרונות תכנון חשובים
- שליטה באימפדנס: קריטי ל-USB, HDMI, DDR
- פיזור חום: נחושת עבה, חורי חום, לוח מתכתי
- רווחי בידוד: במיוחד במתח גבוה
- DFM/DFA: תכנון נכון = פחות בעיות בהרכבה
- נקודות בדיקה: מקלות על בדיקות ותיקונים
שאלות נפוצות
- מה המשמעות של PCB באלקטרוניקה?
לוח מעגל מודפס – תשתית פיזית וחשמלית לרכיבים. - האם PCB זהה ל-PCBA?
לא. PCB הוא לוח ריק, PCBA כולל רכיבים מורכבים. - למה אני רואה את PCB כמונח כימי?
הכוונה לחומר רעיל שאינו קשור לאלקטרוניקה – הוסיפו "אלקטרוניקה" בחיפוש. - אילו חומרים נפוצים ב-PCB?
FR-4 (נפוץ), פוליאימיד (לוחות גמישים), אלומיניום/נחושת (לעומסים גבוהים). - איפה משתמשים בלוחות PCB?
בכל מקום – טלפונים, שרתים, מכוניות, ציוד רפואי, מטוסים. - איזה גימור כדאי לבחור?
ENIG – איכותי ונפוץ. HASL – חסכוני. ENEPIG – לגולד-בונדינג. - האם אני צריך לוח HDI?
רק אם אתה עובד עם רכיבים קטנים וצפופים במיוחד.
סיכום
לוח PCB – Printed Circuit Board הוא הבסיס של כל מוצר אלקטרוני. הוא מחבר בין רכיבים, תומך בהם ומאפשר מכשירים מתקדמים כמו שאנו מכירים היום.
אם תהיתם אי פעם מה המשמעות של PCB, כעת אתם יודעים: לוח המעגל המודפס שמאפשר לכל דבר "חכם" לעבוד. הבנה של המבנה, החומרים, הסוגים וההבדל מול PCBA – תסייע לכם בתכנון נכון, חיסכון בעלויות ועבודה חלקה עם ספקים.
