تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) عنصرًا أساسيًا في تصميم وتصنيع المعدات الإلكترونية. فهي جزء أساسي في معظم الأجهزة الإلكترونية، إذ تُوفّر منصةً لتوصيل مختلف المكونات الإلكترونية. في السنوات الأخيرة، ازداد الطلب على لوحات الدوائر المطبوعة المرنة نظرًا لقدرتها على تحمّل التطبيقات المعقدة والديناميكية. تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة مزيجًا من لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة، وتتميز بمزايا فريدة في توفير المساحة والمتانة والموثوقية. ومع ذلك، يسود قلقٌ شائع بين المصنّعين والمستهلكين بشأن ما إذا كانت هذه اللوحات المبتكرة المرنة الصلبة ستكون أغلى ثمنًا مقارنةً بلوحات الدوائر المطبوعة الصلبة التقليدية. سنستكشف هنا عوامل التكلفة المرتبطة بلوحات الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة ونحدد مدى ملاءمتها للميزانية مقارنةً بلوحات الدوائر التقليدية.

تعرف على الألواح الصلبة المرنة:

الدوائر المرنة الصلبة هي مزيج من لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة، تجمع بين أفضل ما في العالمين. تتكون من طبقات مرنة متعددة متصلة بأقسام صلبة. يسمح هذا التصميم للوحة الدائرة المطبوعة بالانحناء والانثناء مع ضمان سلامة هيكلها ومتانتها.

العوامل المؤثرة على تكلفة لوحات الدوائر المطبوعة:

قد تختلف العوامل المؤثرة على تكلفة لوحات الدوائر المطبوعة باختلاف المتطلبات الخاصة بالمشروع. فيما يلي بعض العوامل الشائعة:

يعتبر:

تعقيد التصميم:تتطلب لوحات الدوائر الإلكترونية ذات تخطيطات الدوائر المعقدة وكثافات المكونات العالية وأنماط الأسلاك المعقدة تقنيات تصنيع أكثر تقدمًا وقد تنطوي على تكاليف أعلى.

عدد الطبقات:يمكن أن تكون الدوائر المطبوعة أحادية الجانب، أو ثنائية الجانب، أو متعددة الطبقات. زيادة الطبقات تسمح بتصميمات أكثر تعقيدًا، ولكنها تزيد أيضًا من تكاليف التصنيع الإجمالية.

كمية:تؤثر كمية لوحات الدوائر الكهربائية المطلوبة للمشروع على التكلفة. عادةً ما تُحقق الكميات الكبيرة وفورات الحجم وانخفاض تكاليف الوحدة.

المواد المستخدمة:يؤثر اختيار مادة لوحة الدوائر المطبوعة على التكلفة. المواد الأعلى سعرًا، مثل الصفائح عالية التردد أو المواد ذات الخصائص الخاصة، قد تزيد من التكلفة الإجمالية.

تشطيب السطح:إن التشطيب السطحي المطلوب، مثل HASL (تسوية اللحام بالهواء الساخن)، أو ENIG (الذهب المغمور بالنيكل الخالي من الكهرباء)، أو OSP (المادة الحافظة العضوية للحام)، يؤثر على التكلفة. تتطلب بعض معالجات الأسطح خطوات معالجة إضافية، مما يزيد من التكلفة الإجمالية.

تعقيد الحفر والطحن:تضيف لوحات الدوائر المطبوعة ذات أنماط الحفر المعقدة أو متطلبات الطحن المعقدة إلى وقت التصنيع والتكلفة.

المتطلبات الخاصة:يمكن لعوامل أخرى مثل التحكم في المعاوقة، ومتطلبات التكديس الخاصة، والثقوب العمياء/المدفونة أو الحفر العميق المتحكم فيه أن تؤثر على التكلفة لأنها تتطلب تقنيات تصنيع أكثر تقدمًا.

الشركة المصنعة المختارة:تختلف هياكل التسعير والقدرات ومعايير الجودة لدى مختلف المصنّعين. اختيار مصنّع حسن السمعة قد يؤثر على التكلفة والجودة.

عملية التصنيع:تتضمن عملية تصنيع الألواح الصلبة المرنة أجزاءً مرنة وصلبة. وقد يتطلب ذلك معدات وتقنيات متخصصة، مما يزيد من التكلفة الإجمالية.

الاختبار ومراقبة الجودة:تشكل عمليات الاختبار الصارمة ومراقبة الجودة أهمية بالغة لضمان موثوقية وأداء الألواح الصلبة المرنة.

لوحة مرنة صلبة ولوحة PCB تقليدية: مقارنة التكلفة:

من أجل تحديد ما إذا كانت لوحات المرونة الصلبة أكثر تكلفة من لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية، نحتاج إلى تحليل تكاليف مختلفة

عوامل:

أ) تعقيد التصميم:تُمكّن لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة من تصميمات معقدة بأشكال وتكوينات ثلاثية الأبعاد. مع أن هذه التصاميم قد تزيد من تكاليف التصميم والتركيب الأولية، إلا أنها لا تتطلب موصلات وأسلاكًا إضافية، مما يُقلل من وقت وتكلفة التجميع.

ب) تكلفة المواد:غالبًا ما تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة مواد خاصة تتحمل الانحناء والانثناء. ورغم أن هذه المواد قد تكون أغلى قليلًا من مواد الدوائر المطبوعة التقليدية، إلا أن فارق التكلفة الإجمالي يكون ضئيلًا نظرًا لتزايد توفرها والطلب عليها.

ج) عملية التصنيع:تتضمن عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة دمج الدوائر المرنة والصلبة، مما قد يتطلب تقنيات ومعدات متخصصة. ورغم أن هذا يزيد من تعقيد عملية التصنيع، إلا أن التطورات التكنولوجية جعلت هذه العمليات أكثر سهولة وفعالية من حيث التكلفة.

د) توفير المساحة:لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة تُغني عن استخدام الموصلات والأسلاك، مما يسمح بتصميمات أكثر إحكامًا. يُقلل هذا الحجم من تكاليف استخدام المواد الإجمالية ووقت التجميع.

هـ) الموثوقية والمتانة:تتميز الألواح الصلبة المرنة بقدرتها على تحمل الانحناء والانثناء والاهتزاز، مما يزيد من متانتها. وتؤدي هذه الموثوقية المتزايدة إلى توفير التكاليف من خلال تقليل تكاليف الصيانة والاستبدال طوال عمر المعدات.

و) التكلفة طويلة الأجل:رغم أن التكلفة الأولية للألواح المرنة الصلبة قد تكون أعلى، إلا أن تكلفتها على المدى الطويل قد تكون أقل بفضل موثوقيتها ومتانتها المتزايدة. قد تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية صيانة وإصلاحًا واستبدالًا أكثر تكرارًا، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف بمرور الوقت.

ج) المزايا الخاصة بالتطبيق:تُقدّم الدوائر الإلكترونية الصلبة المرنة مزايا كبيرة في تطبيقات مُعيّنة، مثل الأجهزة القابلة للارتداء، والفضاء، وإلكترونيات السيارات. وقد يفوق التوفير الناتج عن استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة في هذه التطبيقات المُتخصصة التكلفةَ الأعلى في البداية.

ح) قابلية التوسع:تُوفر لوحات الدوائر المطبوعة المرنة والصلبة مزايا قابلية التوسع، خاصةً للتصاميم التي تتطلب توسعات أو ترقيات مستقبلية. تستطيع هذه اللوحات استيعاب مكونات أو وظائف إضافية دون الحاجة إلى إعادة تصميم أو تعديل مكثف، مما يوفر التكاليف المرتبطة بإعادة التصميم والتعديل.

i) التعقيد العام للمشروع:تعتمد مقارنات التكلفة أيضًا على مدى تعقيد المشروع ككل. إذا تطلب المشروع لوحات متعددة، أو وصلات معقدة، أو عوامل شكل محددة، فإن لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة توفر حلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة من خلال تقليل تعقيد التجميع وتبسيط التصميم العام.

ج) تكلفة النموذج الأولي:يُعدّ إنشاء النماذج الأولية خطوةً مهمةً في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، إذ يؤثر على التكلفة الإجمالية. ورغم أن نماذج لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة قد تكون أكثر تكلفةً في البداية، إلا أنها تُوفّر تمثيلًا أدقّ للمنتج النهائي، مما قد يُخفّض التكاليف المرتبطة بتكرارات التصميم والتعديلات.

دراسات الحالة:

الحالة 1:

نتخذ من شركة تصنيع هواتف ذكية مثالاً. تقليدياً، كانت تُستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة في دوائر الهواتف الذكية. ومع ذلك، مع ازدياد الطلب على التصاميم الأنيقة والمدمجة، ازدادت شعبية لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة.
في البداية، تردد المصنعون في التحول إلى لوحات الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة نظرًا لمخاوف التكلفة. ومع ذلك، وبعد إجراء المزيد من التقييم، أدركوا أن الفوائد تفوق فرق التكلفة المحتمل. تُحسّن دوائر PCB المرنة الصلبة استخدام المساحة نظرًا لإمكانية تشكيلها لتناسب محيط غطاء الهاتف الذكي. هذا يُلغي الحاجة إلى موصلات وكابلات إضافية، مما يُقلل من وقت التجميع والتكلفة. بالإضافة إلى ذلك، تُزيد لوحة PCB المرنة الصلبة من المتانة. غالبًا ما تنحني الهواتف الذكية وتنحني أثناء الاستخدام اليومي. صُممت الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة لتحمل هذه الضغوط، مما يُقلل من احتمالية تلف الدائرة. وهذا بدوره يُقلل من الحاجة إلى الإصلاحات والاستبدالات، مما يُؤدي إلى وفورات في التكاليف على المدى الطويل. كما أدى الطلب المتزايد على الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء التي تستخدم لوحات PCB المرنة الصلبة إلى زيادة المنافسة بين مصنعي لوحات PCB. ونتيجة لذلك، أصبح سعر لوحات PCB المرنة الصلبة أكثر تنافسية، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا مُجديًا للمصنعين.

الحالة الثانية:

في صناعة الأجهزة الطبية، يزداد استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة في أجهزة مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة السمع. ونظرًا لطبيعة وظائفها الدقيقة، تتطلب هذه الأجهزة تصاميم مدمجة وموثوقية عالية. ويُعد مصنعو أجهزة تنظيم ضربات القلب مثالًا على مزايا التكلفة لاستخدام الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة في الأجهزة الطبية. ففي السابق، كانت أجهزة تنظيم ضربات القلب تستخدم لوحات دوائر مطبوعة صلبة، مما يحد من حجم الجهاز وشكله. ومع ذلك، باستخدام تقنية لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة، يمكن للمصنعين التغلب على هذه القيود. يتيح استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة تصميمًا أكثر إحكامًا لجهاز تنظيم ضربات القلب، مما يقلل من حجم الجهاز ووزنه. وهذا لا يُحسّن راحة المريض فحسب، بل يُقلل أيضًا من تكاليف التصنيع والمواد. فصغر حجم المعدات يعني تقليل الموارد اللازمة للإنتاج، مما يوفر التكاليف.
من مزايا استخدام الألواح الصلبة المرنة في الأجهزة الطبية زيادة موثوقيتها. صُممت الألواح الصلبة المرنة لتحمل ظروف التشغيل القاسية، مثل تقلبات درجات الحرارة والاهتزازات والرطوبة. غالبًا ما تتأثر أجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة السمع بهذه الظروف في الجسم. باستخدام ألواح الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة، يضمن المصنعون موثوقية وأداء هذه الأجهزة على المدى الطويل. هذا يقلل من الحاجة إلى الصيانة أو الاستبدال المتكرر، مما يوفر التكاليف بمرور الوقت.
إضافةً إلى ذلك، تُعدّ إمكانية تخصيص شكل وهيئة لوحة الدوائر المطبوعة لتلبية متطلبات الجهاز عاملاً آخر لتوفير التكاليف. على سبيل المثال، في حالة أجهزة السمع، يمكن تشكيل لوحة دوائر مطبوعة صلبة ومرنة لتناسب انحناء الأذن، مما ينتج عنه تصميم أكثر راحةً وراحةً. يُغني هذا التخصيص عن الحاجة إلى مكونات وموصلات إضافية، مما يُقلل من وقت التجميع وتكلفته.

الحالة 3:

في صناعتي الطيران والسيارات، أثبت استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة فعاليته من حيث التكلفة نظرًا لقدرتها على تلبية المتطلبات الصارمة لهذه الصناعات. لنلقِ نظرة على دراسة حالة من صناعة الطيران لفهم فوائد التكلفة.
في صناعة الطيران، تُعدّ الموثوقية والمتانة من أهمّ العوامل. غالبًا ما تنطوي تطبيقات الطيران على تغيّرات شديدة في درجات الحرارة، ومستويات عالية من الاهتزاز، وتعرّض مستمر للرطوبة. لذلك، لضمان الأداء والموثوقية اللازمين، أصبح استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة شائعًا.
في دراسة حالة أجرتها شركة طيران كبرى، قورن استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة في تصميم أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية باستخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة التقليدية. تتطلب أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية تصاميم مدمجة وخفيفة الوزن لإطلاقها في الفضاء. ومن خلال تطبيق تصميم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة، تمكنت الشركة من تحقيق وفورات كبيرة في الوزن مقارنةً بتصاميم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة التقليدية. ويؤدي هذا التخفيض في الوزن إلى انخفاض تكاليف الإطلاق نظرًا لانخفاض كمية الوقود اللازمة لإطلاق الأقمار الصناعية إلى المدار.
علاوة على ذلك، تتميز لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة بصغر حجمها وكفاءتها في استخدام المساحة، مما يتيح دمج ميزات ووظائف إضافية في أنظمة الاتصالات. كما توفر صلابة ومرونة لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة متانة وموثوقية أكبر. وتتحمل هذه اللوحات ظروف الفضاء القاسية، بما في ذلك تقلبات درجات الحرارة والاهتزازات أثناء الإطلاق والتشغيل، مما يقلل من احتمالية الأعطال والحاجة إلى الإصلاح أو الاستبدال. وهذا بدوره يوفر تكاليف الصيانة ووقت التوقف عن العمل.
علاوة على ذلك، تتجاوز فوائد التكلفة لاستخدام لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة في تطبيقات الطيران مرحلة التصنيع. فتصميم النظام المدمج ووزنه الخفيف يُسهّلان عمليات التركيب والصيانة والإصلاح. وهذا بدوره يُقلّل تكاليف العمالة والوقت اللازم لهذه الأنشطة، مما يُؤدي إلى توفير إجمالي في التكاليف.

وبناء على التحليل أعلاه، يمكن الاستنتاج أن:

توفر لوحات الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة مجموعة من المزايا، بما في ذلك توفير المساحة، وزيادة الموثوقية، وتعزيز المتانة. في حين أن الانطباع الأولي قد يكون أن لوحات الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة أغلى ثمناً، إلا أن مقارنات التكلفة تُظهر أن فرق السعر غالباً ما يكون ضئيلاً، بل وفعّالاً من حيث التكلفة عند النظر إلى المزايا الإجمالية. مع تقدم التكنولوجيا وزيادة الطلب، يتقلص الفرق في السعر بين لوحات الدوائر المطبوعة التقليدية واللوحات المرنة الصلبة باستمرار. لذلك، قد يكون الاستثمار في لوحات الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة خياراً حكيماً، إذ يضمن حلولاً أكثر إحكاماً وموثوقية ومتانة للمعدات الإلكترونية الحديثة.أنشأت شركة شنتشن كابيل للتكنولوجيا المحدودة مصنعها الخاص للوحات الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة عام ٢٠٠٩، وهي شركة متخصصة في تصنيع هذه اللوحات. بفضل خبرتها الواسعة التي تمتد لخمسة عشر عامًا في المشاريع، ودقة عملياتها، وقدراتها التقنية المتميزة، ومعداتها الآلية المتطورة، ونظامها الشامل لمراقبة الجودة، تمتلك كابيل فريقًا من الخبراء المحترفين لتزويد عملائنا حول العالم بلوحات دوائر مطبوعة مرنة صلبة عالية الدقة والجودة، وتصنيعها، ولوحاتها المطبوعة المرنة سريعة الدوران. خدماتنا التقنية السريعة قبل وبعد البيع، والتسليم في الوقت المناسب، تُمكّن عملائنا من اغتنام فرص السوق لمشاريعهم بسرعة.