تاريخها

بدأت مراحل صناعة بطاقات الدارات مع إرسال مورس Morse أوائل رسائله التلغرافية عبر أحد أنفاق مدينة نيويورك في عام 1844م. ومع اختراع التلغراف والهاتف والراديو بعد ذلك، ودخولها ميدان الحياة اليومية برزت الحاجة إلى توصيل هذه التجهيزات، فظهرت تقانة الدارات المطبوعة بشكلها البدائي. قدم ألبرت هانسون Albert Hanson الألماني المقيم في لندن براءة اختراع لأسلاك مطبوعة في عام 1903، مع أنها ليست بطاقة دارات حقيقية، إلا أن طريقته سمحت بإنتاج أشكال معدنية ناقلة بطريقة القطع أو الطباعة ثم إلصاقها على ورق عازل. وهكذا قام هانسون بتصميم داراته باستعمال نواقل على كلا وجهي العازل مضيفاً ثقوباً تسمح له بتوصيل نواقله العلوية والسفلية بشكل انتقائي. تصف براءة الاختراع هذه فكرة بطاقة الدارات ذات الوجهين وذات الثقوب النافذة. وقدم العالم أديسون في عام 1904 رسالة في هذا المجال تتضمن عدة أفكار:/ بُنيت على فكرته الأولى أسس تقانة الأغشية السميكة Thick-film Technology، وبُنيت تقنية الطلي Plating على فكرته الثانية. قدم آرثر بيري Arthur Berry براءة اختراع تصف طريقة لصناعة دارات لمسخنات كهربائية، تتضمن حفراً للمعدن وذلك في عام 1913. كما وصف باسيست Bassist تحضير الصفائح الناقلة بالترسيب الكهربائي للنحاس على صفيحة عازلة. وسوّق المخترع ماكس سكوب Max Schoop عمليات الترذيذ المعدني في عام 1918. وفي عام 1923 استعمل المخترع سيمور Seymour طرائق الطباعة والطلي. وأضاف فرانز Franz إلى الجهود السابقة مبدأ الدارة المرنة ثلاثية الأبعاد. وفي عام 1983 طور دوج هاني Doug Haney وزملاؤه مواد قابلة للبلمرة باستعمال الأشعة فوق البنفسجية وهي تقنية طبع تسمح بنقل الأشكال إلى بطاقات الدارات. وبرزت تقنيات التوصيل عالية الكثافةHigh Density Interconnect في منتصف التسعينيات، وتحققت خطوط التوصيل الدقيقة Fine Lines وثقوب التوصيل البينية الميكروية Microvias. وهكذا تضافرت الجهود، وتقدمت المعارف والخبرات حتى وصلت تقانات تصنيع بطاقات الدارات إلى ما وصلت إليه.

التصنيع

للحصول على بطاقات دارات هناك مرحلتان:/ مرحلة التصميم، ومرحلة التصنيع. في المرحلة الأولى يحتاج المصممون إلى حواسيب شخصية PC، محملة ببرمجيات التصميم بمساندة الحاسب مثل أوركاد ORCAD. تبدأ عمليات تصميم مخطط التوضع Layout لبطاقة الدارات من مخطط الدارة Circuit Diagram التي تُدخل إلى الحاسب باستعمال محرر المخططات الكهربائية Schematics Capture. تعطي هذه البرمجيات في النهاية ملفات توصيف النَّص - للبطاقة - الضرورية لعملية التصنيع، وتعطي كذلك المخططات الكهربائية اللازمة للتوثيق. توجد عدة قضايا في التصميم الوضعي للدارة تتعلق بما يعرف بجودة الإشارة أو تكاملها Signal Integrity، فقد توجد مثلاً شروط قاسية على متطلبات التأخير لبعض الإشارات، وقد ينبغي تحقيق خواص ممانعة محددة لإشارات أخرى بما فيها الشروط الخاصة بقيم المكثفات والملفات الطفيلية، وقد يكون من الضروري تقليل أثر الإشعاع الكهرمغنطيسي والتداخل والضجيج لإشارات ثانية أو لأجزاء من الدارة الكلية. توجد عموماً مجموعة عوامل تؤثر في عملية التصميم منها:/ نوع الدارة هل هي رقمية أم تمثيلية أم مختلطة؟ ما هو تردد العمل الأعظمي؟ هل هنالك متطلبات للتحكم بالممانعة؟ هل هنالك ضرورة للتحكم بالتأخير وأطوال الموصلات؟ ماذا عن العناصر الطفيلية وأثرها في الدارة؟ هل هناك خطوط توصيل يجب حجبها؟ كل هذه الأمور يجب أن يأخذها المصمم في الحسبان. بعد ذلك يجري التحقق من صحة تصميم الأفلام اللازمة لعملية 

مصنعها

في المرحلة الثانية، يجري إعداد الأقنعة Masks الخاصة بالثقوب وعمليات حفر النحاس، والطلاء بالقصدير، وتسمية المكونات. ثم تجري بداية تثقيب بطاقات الدارات التي تحتوي على طبقة رقيقة من النحاس على كلا الوجهين، وفقاً للقناع الخاص بالثقوب. وتُطلى جميع الثقوب بطبقة من النحاس بطريقة الترسيب الكيميائي الكهربائي ، مما يوفر توصيلاً كهربائياً بين وجهي البطاقة. وبعد ذلك تُغطى البطاقة بطبقة من الطلاء العضوي الحساس للأشعة فوق البنفسجية، وتُنسخ صورة التوصيلات على كلا وجهي البطاقة باستعمال القناع الخاص بالتوصيلات والأشعة فوق البنفسجية. ثم يجري كشف وإظهار الطلاء العضوي عن المناطق التي سيُزال النحاس عنها بالحفر الكيميائي (الأماكن التي حُجبت عنها الأشعة فوق البنفسجية بوساطة القناع)، وتوضع البطاقة في حوض يحوي الحموض المناسبة التي تؤدي إلى حفر النحاس المكشوف، ويبقى النحاس الذي يشكل التوصيلات المناسبة على البطاقة. يجري تنظيف النحاس المتبقي (خطوط التوصيل المعدنية) الذي يمثل التوصيلات وتماسات نهايات الدارات. يأتي بعد ذلك دور قناع اللحام Solder Mask ذي اللون الأخضر، الذي يُنفذ بطريقة الحفر الضوئي أيضاً، إذ تُغطى كافة مناطق الدارة بمادة عازلة خضراء اللون ماعدا أماكن اللحام، تُعرّض إلى الحرارة لتجفيفها وتثبيتها على البطاقة، ثم تطلى الأماكن النحاسية المخصصة للتماسات واللحام - والتي بقيت مكشوفة - بخليطة من الرصاص والقصدير، ثم تعرض إلى الحرارة لتسويتها. وأخيراً يُستعمل قناع الأسماء والرموز Silkscreen Mask لإعطاء كل مكّون من مكونات البطاقة اسماً أو رمزاً أو قيمة.