מהו זיווד אלקטרוני?
זיווד אלקטרוני הוא תהליך של איגוד ועיטוף רכיבים אלקטרוניים או הגנה על ביצועיהם המכניים והחשמליים.
זיווד אלקטרוני מקיף מגוון רחב של טכנולוגיות ושיטות, שמטרתן להבטיח שמערכות אלקטרוניות פועלות בצורה
מהימנה בגבולות מוגדרים, תוך התחשבות בגורמים כמו גודל, עלות וניהול תרמי.
להלן כמה היבטים מרכזיים של זיווד אלקטרוני:
הגנה: זיווד אלקטרוני מספק הגנה פיזית מפני נזק מכני, זיהום מאבק ולחות, ובידוד חשמלי למניעת קצרים.
פיזור חום: עם מזעור של רכיבים ומעגלים אלקטרוניים, פיזור חום הוא הכרחי.
זיווד אלקטרוני משלב לרוב גופי קירור, רפידות תרמיות ושיטות אחרות לניהול החום שנוצר על ידי רכיבים אלקטרוניים.
ביצועים חשמליים: זיווד אלקטרוני יכול להשפיע על הביצועים החשמליים של רכיבים.
הוא כולל שיקולים לגבי שלמות האות, מזעור הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) וניהול חלוקת הכוח.
אינטגרציה: טכנולוגיית זיווד אלקטרוני ממלאת תפקיד קריטי בקביעת הגודל, הצורה וגורם הצורה הכולל של מכשירים אלקטרוניים.
זיווד אלקטרוני מאפשר שילוב של רכיבים שונים למכלול אחיד וקומפקטי.
חומרים ושיטות: בהליך זיווד אלקטרוני נעשה שימוש במגוון חומרים, לרבות פלסטיק, מתכות, קרמיקה וחומרים מרוכבים.
טכניקות כגון טכנולוגיית הרכבה על פני השטח (SMT), טכנולוגיית THT ו-chip-on-board.
רמות אריזה: זיווד אלקטרוני נידונ לרוב במונחים של רמות, החל זיווד של שבבי מוליכים למחצה בודדים (רמה 1),
למודולים ורכיבים (רמה 2), ועד לשילוב רכיבים במערכת שלמה, כגון מחשב או סמארטפון (רמה 3).
אמינות ובדיקה: הבטחת איכות ואמינות של זיווד אלקטרוני היא חיונית לביצועים ארוכי טווח של מכשירים.
זה כרוך בבדיקות קפדניות לתנאים כמו מחזורי טמפרטורה, רטט וחשיפת לחות.
סוגי זיווד אלקטרוני
ניתן לסווג זיווד אלקטרוני לסוגים שונים על בסיס האפליקציה, רמת האינטגרציה והטכנולוגיות בהן נעשה שימוש.
להלן סקירה כללית של הסוגים העיקריים של זיווד אלקטרוני:
זיווד אלקטרוני THT
ישן יותר אך עדיין משמש עבור רכיבים הדורשים חיבורים פיזיים חזקים עם ה-PCB
לרכיבים יש מובילים שעוברים דרך חורים ב-PCB ומולחמים לרפידות בצד הנגדי.
יישומים: רכיבי חשמל, מחברים ובתרחישים שבהם הלחץ המכני גבוה.
זיווד אלקטרוני SMT
מודרני ונפוץ יותר, מאפשר להרכיב רכיבים ישירות על פני השטח של PCB.
זה מאפשר צפיפות רכיבים גבוהה יותר וגדלים קטנים יותר.
יישומים: כמעט כל המכשירים האלקטרוניים המודרניים כולל סמארטפונים, מחשבים ומכשירי IoT.
צ’יפ-על-לוח (COB)
שבב מוליכים למחצה מותקן ישירות על גבי PCB או מצע, והחיבורים נעשים באמצעות חיבור תיל.
שיטה זו מכוסה באפוקסי להגנה.
יישומים: תאורת LED, מחשבונים וסוגים מסוימים של מיקרו-מעבדים.
מערך רשת כדורים (BGA)
תיאור: מציע מוליכות תרמית וחשמלית טובה יותר מאשר סוגי זיווד ישנים יותר.
משתמש במערך של כדורי הלחמה כחיבורים בין המעגל לחבילה.
יישומים: מיקרו-מעבדים, GPU ומעגלים משולבים בעלי ביצועים גבוהים אחרים.
QFP
מאופיין על ידי מובילים הנמשכים מכל אחד מארבעת הצדדים.
מתאים למכשירים עם מספר גדול של סיכות.
יישומים: מיקרו-בקרים, DSP ומעגלים משולבים אחרים.
פליפ-צ’יפ
התקן המוליך למחצה “מתהפך” כך שהאזור הפעיל פונה כלפי מטה לכיוון ה-PCB,
מה שמאפשר חיבורים קצרים מאוד.
זה משפר את הביצועים ומקטין את הגודל.
יישומים: מחשבים ומכשירי תקשורת בעלי ביצועים גבוהים.
מערכת באריזה (SiP)
משלב מספר מעגלים משולבים בחבילה או מודול בודד, המאפשר הפחתה בגודל ובמורכבות.
יישומים: מכשירים ניידים, מוצרי אלקטרוניקה קומפקטיים ומערכות משובצות.
IC 3D
מספר שכבות של רכיבים אלקטרוניים פעילים משולבות אנכית למעגל אחד.
זה מאפשר ביצועים גבוהים יותר וצריכת חשמל נמוכה יותר.
יישומים: מערכות מחשוב מתקדמות, מערכי זיכרון בצפיפות גבוהה.
חבילה על חבילה (PoP)
מערם התקני מוליכים למחצה מרובים, כגון שבבי זיכרון ולוגיקה, זה על גבי זה, תוך שימוש בממשק
סטנדרטי לחיבור ביניהם.
יישומים: סמארטפונים, טאבלטים ומכשירים אחרים מוגבלי מקום.
סוגי זיווד אלו מייצגים קשת של טכנולוגיות העונות על דרישות ביצועים שונות, מגבלות מקום ושיקולי עלות.
ההתקדמות בזיווד אלקטרוני ממשיכות לדחוף את הגבולות של מה שאפשר, ומאפשרת פיתוח של מכשירים אלקטרוניים קטנים,
מהירים ומורכבים יותר.
מי צריך זיווד אלקטרוני?
זיווד אלקטרוני הוא קריטי בתעשיות ויישומים שונים, מה שמביא תועלת למגוון רחב של בעלי עניין.
הצורך בזיווד אלקטרוני יעיל משתרע מיצרני מוצרי אלקטרוניקה ועד למגזרי תעופה וחלל וביטחון,
מה שמדגיש את חשיבותו בהבטחת אמינות, ביצועים ושילוב של רכיבים אלקטרוניים.
הנה כמה מקבוצות המפתח שזקוקים לזיווד אלקטרוני:
יצרני מוצרי אלקטרוניקה
לפיתוח סמארטפונים, מחשבים ניידים, טאבלטים, מכשירים לבישים ומכשירי חשמל ביתיים.
יצרנים אלה דורשים טכנולוגיות זיווד מתוחכמות כדי לענות על דרישות הצרכנים למכשירים קטנים וחזקים יותר.
תעשיית הרכב
כלי רכב מודרניים מסתמכים יותר ויותר על מערכות אלקטרוניות לניווט, בטיחות, בקרת מנוע ובידור.
זיווד אלקטרוני אמין חיוני כדי לעמוד בתנאים הקשים שבהם נתקלים ביישומי רכב, כולל רטט, קיצוניות בטמפרטורה ולחות.
תעופה וביטחון
אלקטרוניקה במגזרים אלה חייבת לפעול בצורה מהימנה בתנאים קיצוניים, כולל רמות קרינה גבוהות, ואקום וטווחי טמפרטורות רחבים.
נעשה שימוש בטכניקות זיווד מתקדמות כדי להבטיח את העמידות ואריכות החיים של מוצרי אלקטרוניקה בחלליות, במטוסים ובחומרה צבאית.
יצרני מכשור רפואי
זיווג אלקטרוני חיוני לאמינות ולבטיחות של מכשירים רפואיים כגון קוצבי לב, מערכות הדמיה ומכשירי אבחון ניידים.
הזיווד צריך לעמוד בדרישות סטריליזציה ותאימות ביולוגית מחמירות.
טלקומוניקציה
כדי לתמוך בתשתית לרשתות תקשורת אלחוטיות וקוויות, כולל תחנות בסיס, נתבים ומתגים.
טכנולוגיות זיווד מאפשרות את הביצועים והאמינות המהירים הדרושים למרכזי נתונים ורשתות תקשורת.
תעשייה ואוטומציה
לפיתוח חיישנים, מערכות בקרה ורובוטיקה.
יישומים אלה דורשים פתרונות זיווד והקשחה שיכולים לעמוד בסביבות תעשייתיות קשות, כולל חשיפה לכימיקלים,
אבק וטמפרטורות קיצוניות.
מחקר ופיתוח (מו”פ)
לחקור טכנולוגיות, חומרים ותהליכים חדשים לזיווד אלקטרוני.
מאמצי מחקר ופיתוח מניעים חדשנות בטכניקות זיווד, שיפור ביצועים, הפחתת עלויות ומאפשרים יישומים חדשים.
מגמות עתידיות של זיווד אלקטרוני
התקדמות במדעי החומרים, ננוטכנולוגיה ותהליכי ייצור מניעות חדשנות בזיווד אלקטרוני.
מגמות כוללות פיתוח של אלקטרוניקה גמישה וניתנת למתיחה, מעגלים משולבים תלת מימדיים (3D IC),
ושילוב של פונקציונליות אלקטרונית בסוגים חדשים של חומרים ומוצרים.
