|
صنعت الكترونيك آن شاخهاي از فيزيك كاربردي را مشخص ميكند كه به پديده و كاربردهاي فني ناشي از نكات زير ميپردازد:
الف) واكنشهاي متقابل الكترونها بين خود(لولهها يا دريچههاي الكترونيك، سلولهاي فوتو الكتريك، سلولهاي فوتوالكتريك، لولههاي اشعه ايكش)
ب) وكنش متقابل الكترونها با شبكههاب متبلور جامدات (نيمههاديها، ترانزيستور)
اجزاي الكترونيك
اجزاي الكترونيك علاوه بر پايش واقعي و واحدهاي تقويتكننده (دريچههاي الكترونيك و نيمههاديها)، الكترونيك در مداريت خود سه جزء اساسي ديگر نيز به كار ميبرد:
1- مقاومها، كه تشكيل شدهاند، يا از يك سيمپيچ مقاوم در اطراف يك شكل عايق، يا براي بارهاي الكترونيكي كوچك از ورقه كربن با هدايت كم، يا گرافيت روي يك استوانه عايقكننده. واحد اندازهگيري مقاوت اهم است. (W)
2- يك خازن (اغلب موسوم به كندانسور)، كه به طور كلي تشكيل شده است از دو صفحه يا ورقه فلزي كه از يكديگر به وسيله يك ديالكتريك عايق شدهاند، ظرفيت يك خازن به شكل هندسي صفحهها و نوع و ضخامت ديالكتريك بستگي دارد. واحد اندازهگيري ظرفيت خازن فاراد (F) است. در عمل واحدهاي كوچكتر، ميكروفاراد (mF)، نانوفاراد (nF)، پيكوفاراد(pF) بيشتر به كار برده ميشوند.
3- يك سيمپيچ (كوپل به نام القاءكننده يا واكنشكننده القاء نيز ناميده ميشود) شامل دورهايي از سيم با يا بدون يك مركز آهني است. واحد اندازهگيري القاء «هنري» (H) است كه در صنعت الكترونيك از يك واحد كوچكتر «ميليهنري» (mH) استفاده ميشود.
مدارهاي دريچه الكترونيكي را ميتوان اولين نسل دستگاه الكترونيكي و مدارهايي را كه در آنها نيمههاديها جاي دريچهها را گرفتهاند به عنوان دومين نسل در نظر گرفت. نسل دوم دستگاههاي كوچكتر، متراكمترو اتلاف نيروي برق آنها كمتر است، زيرا به خصوص ديگر نيازي به گرم كردن دريچهها نيست. پيشرفت در زمينه نيمههادي و فنآوري هيدروكسيدآهن، پيشرفت فنون حكاكي دقيق، و... امكان داده است كه مدارهاي الكترونيكي هر چه بيشتر و كوچكتر شود و ميكرومدارهايي ساخته شود كه مدارهاي نيمههادي خازنها و القاءكنندهها در يك واحد منفرد به اندازه چند ميليمتر مربع جمع گردند. ميكرومدار سومين نسل مدار الكترونيكي را تشكيل ميدهد كه با پتانسيل كاركردهاي توليد درازمدت و مدارهاي الكترونيكي با استاندارد دقت بالا و امكان توليد دستگاه الكترونيكي بسيار متراكم مشخص ميشوند. اين دستگاهها داراي ارزش خاصي براي ساخت وسايل فرآيند دادهها و كاربردهاي هوايي و نجومي هستند.
مصارف
در نيمه اول قرن بيستم كاربردهاي صنعتي الكترونيك تقريباً منحصر به مدارهاي الكترونيكي دريچهاي، سلولهاي فتوالكتريك و لولههاي اشعه ايكس ميشد، ولي از حدود سال 1950 به دنبال پيشرفت در زمينة فيزيك نيمههادي، الكترونيك تحول بزرگي در تمام زيمههاي فناوري ايجاد كرد.اين پيشرفت هنوز به اوج خود نرسيده است، زيرا ئماً كاربردهاي جديدي براي الكترونيك كشف ميشود و اين شاخه جديد فناوري با دامنه رو به گشترش خود به طور كلي، عامل تعيين كنندهاي در رشد اقتصادي دارا ميباشد. در ابتدا، خصوصيات تقويتكننده و تنظيم خودكار دريچههاي الكترونيكي يا لولهها فقط در ارتباط تلفني مورد استفاده قرار ميگرفت، ولي به زودي مصارف ديگري براي تنظيم هدايت ماشينهاي برقي و متعاقب آن خودكاري كامل فرآيندهاي توليد پيدا شد. استفاده گسترده از ابداعات الكترونيكي در ارتباطات تلفني، جمعآوري و پردازش دادهها، سنجش از راه دور، پايش ايمني و فنون اندازهگيري فقط قسمت كوچكي از بخش شناخته شده كل بازار اجزاء و مدارهاي الكترونيكي به حساب ميآيد.
از سال 1960 دستگاههاي الكترونيكي به طوروسيعي جايگزين دستگاههاي الكترومكانيكي معمولي در مواردي چون كليدهاي فشاري، كليدهاي حرارتي، رابطها، تنظيمكننده پايش خدمات و... شده است. در ابتدا، ابداعات داراي قدرت نسبتاً كمي بودند و بنابراين كاربرد آنها محدود بوده ولي در اين زمينه از نيروي الكترونيكي، نيمههادي يا دريچههاي الكترونيكي هم اكنون جايگزين بخشي از تماس مداري در بعضي كاربردها شده است.
با وجود اين، استفاده عمده از مدارهاي الكترونيكي در تقويت، اندازهگيري و نظارت صورت ميگيرد. از نظر كمي، بيشترين استفاده از الكترونيك در وسايل سرگرمكننده، به خصوص در وسايل ايجاد صوت و تصوير مانند راديوها، تلويزيون و گرامافونها، كه در سرتاسر دنيا به طور انبوه توليد ميشوند، صورت ميگيرد. واحدهاي الكترونيكي صنعتي نيز به مقادير زياد توليد ميشود، ولي اين وسايل را بايد معمولاً با نياز خاص تطبيق داد و در نتيجه توليد قطعات منفرد نسبتاً كم است، به هر حال، به نظر ميرسد كه اطمينان افزايش يافته است. بالاخره، احتمالاً بيشترين استقبال از وسايل الكترونيكي صنعتي اكنون در دادهپردازي و خودكارسازي صورت ميگيرد. از مصارف ديگر الكترونيك هنوز هم بايد استفاده متداول از واحدهاي پايش الكترونيكي مدارها را ذكر كرد. در ضمن سومين نسل از دستگاههاي الكترونيك نيز پيشرفت كرده است.
فزوني پيشرفتهاي فناوري، اكنون ساخت قطعات الكترونيكي را با موفقيت روبهرو كرده است، به طوري كه استفاده از عناصر جداگانه براي مقاومت، ظرفيت و القاء ميتواند كنار گذاشته شود و از نيمههاديها و فرآيندهاي فوتومكانيكي براي توليد مدارها استفاده شود. اين عناصر داراي ظرفيت بيشتري بوده و مزيت ديگر آنها فضاگيري كم آنها نسبت به شيوههاي قبلي ميباشد.
پيشرفت ماشينهاي حساب رايج فقط يك مثال از اين فن است. در عين حال، مدارها به اندازهاي كوچكتر شدهاند كه دستگاه پايش براي اكثر فرآيندها پيچيده را ميتوان در چند دهم متر مكعب جاي داد. البته دستگاههاي محيطي به كار برده شده براي تبديل انگيزشهاي آنچه كه به «ريزپردازنده» (ميكروپوسسور) مرسوم است، به علائم بازده مورد نياز هنوز احيتاج به فضاي بيشتري دارد.
اين نوع ريزپردازندهها را ميتوان براي پايش عمليات آمادهسازي و تكميل در كارگاههاي ماشين و خطوط توليد به كار برد. مكالمه تلفني را به سرتاسر دنيا گسترش داد، واحدهاي پولي مختلف را تميز داد و به يكديگر تبديل نمود. ماشينهاي پردازش دادهها كه در همه دنيا معروف استف مثال ديگري از اين دستگاههاي الكترونيكي ميباشد، كه نه فقط ميتواند پردازش دادهها را انجام دهد، بلكه ميتواند ايجاد يك حافظه كندو حتي به طور مستقل برنامهريزي شود. اين بدين معني است كه رفتار را ميتوان به طور الكترونيكي تنظيم كرد و لذا تعيين كرد كه چگونه يك ابزار تنظيم كننده براي انتخاب اجزاي متشكل بايد متفاوت باشد. در آينده خيلي نزديك مدارهاي الكترونيكي عمليات برنامهريزي پرهزينه را بسيار ساده خواهد كرد.
با هزينههاي ساخت نسبتاً كم چنين ريزپردازهايي، در آينده ممكن خواهد شد، كه مثلاً آنها را در دادهپردازي به كار گيريم. يعني يك واحد مركزي با دو ريزپرداز مركزي كه به طور موازي كار ميكنند داراي دو دستگاه بگير و بازده باشند. اين كار همچنين امكان ميدهد كه برنامه عملكرد را زياد كرده و به عمليات رايانه اعتماد بيشتري داشته باشيم. حتي در صورت خرابي بعضي از قسمتهاي ماشين، دستگاه قادر به ادامه كار خواهد بود.
به موازات همه اينها، پايش الكترونيكي نيروي بازده، كه اهميت فزايندهاي در مراقبت كردن جريانهاي الكتريكي سنگين دارد، پيشرفت كرده است. به طور مثال، استفاده از «سيليكون ترايستور» منجر به پيدايش تصحيحكنندهها(ركتيفايرها)، مبدلها، درونگردانها(اينورتر) و همچنين دستگاههاي پايش و تنظيم جريانف ولتاژ و تواتر شده است . تصحيح سرعت و افت نيروي چرخش ، كه معمولاً در ماشينهاي محرك ديده ميشود، در ابتدا با كمك واحدهاي الكترونيكي امكانپذير شد. دنيا هنوز شاهد شروع پيشرفتهاي جديدي است كه به وسيله وسايل الكترونيكي امكانپذير شده است.
مخاطرات و پيشگيري از آنها
در صنعت الكترونيك هم از مواد رايج در مهندسي دقيق، ماند فولاد، مس، آلومينيوم، شيشه و پلاستيك استفاده ميشود و هم از مواد خاصي مثل ژرمانيوم و سيليكون، كه به صورت خاص يا به شكل آلياژ، براي توليد نيمههاديها مورد استفاه قرار ميگيرند.
اجزاي تشكيلدهنده مدار و مدارهاي كامل معمولاً، به وسيله لحيم كردن با يك آلياژ سرب ـ روي به يكديگر متصل ميشوند. اگر لحيمكاري براي مدت طولاني ادامه يابد، ممكن است كارگاه نياز به تهويه خروجي داشته باشد، زيرا دودهاي سرب، روي و رزين همه داراي اثر سمي هستند. مخازن لحيم مذاب ماشينهاي چاپ مداري نيز بايد داراي تهويه خارجكننده باشند و نواحي تبخير و سرمايش را هم در برگيرد.
از سيستمهاي اپوكسيرزين و پلياستر، اكنون به طور وسيعي به عنوان مواد عايقكننده استفاده ميشود، كلرونفتالين به عنوان ديالكتريك و پوشش محافظ خازنها به كار ميرود. يك روش رايج اين است كه هر يك از اجزاي تشكيلدهنده را تكتك در ظرفي ريخته و در يك قطعه رزين صنعتي مقاوم در مقابل ضربه و آب قالبگيري كنند. شيوههاي اپوكسيرزين و پلياستر مورد استفاده از نوع دو جزيي هستند، پلياسترها را با يك پراكسايد و اپوكسيها را با تركيب فنلي عمل ميآورند. گرد كوارتز اغلب براي بهبود استحكام و ظاهر به روش اضافه ميشود. كلورنفتالينها و مخصوصاً مواد سختكننده رزين داراي اثر محرك روي پوست بوده و در درازمدت ميتوانند سبب آسيبهاي شديد پوست شده و منجر به حساسيت دائم شوند. در نتيجه، در نقاطي كه يان رزينها به كار برده ميشوند، بايد تهويه خارج كننده خوب نصب شود. بايد كارگران از تماس با اين مواد پرهيز كنند، از ابزارها، پوشش محافظ و دستكشهاي محافظ استفاده نماييد، و مواد خنثيكننده براي پاك كردن پوست در دسترس باشد. مواد زايد يا فوراً تخليه و يا در ظروف پر از آب نگهداري شوند.
مواد سختكننده پراكسايد آلي داراي اثر زيانآور شديدي روي چشمها هستند و ميتوانند سبب نابينايي شوند. كارگران از بايد در مكانهايي كه سختكنندهها با رزين رقيق نشده است، از محافظ چشم استفاده نمايند. استفاده از گرد كوارتز براي دستگاه تنفس خطر قابل ملاحظهاي دارد و كارگران بايد هنگام به كار بردن گرد بسيار ريز، يا سايش و پرداخت اقلامي كه حاوي آن ميباشند، به وسيله دستگاه تهويه خارجكننده و دستگاه محافظ تنفسي حفاظت شوند. افراد بايد قبل از استخدام و قبل از شروع به كار كردن با روشهاي رزيني مورد آزمايش پزشكي قرار گيرند و در فواصل مناسب نيز (براي مثال هر 6 الي 12 ماه) معاينات پزشكي آنها تكرار شود.
ساير مخاطرات شغلي در تهيه صفحات مدار چاپي كه به وسيله فرآيند چاپ شبكهاي تهيه ميشوند و در ساخت اجزاي تشكيلدهنده كه هر دو آنها با استفاده از مواد شيميايي خطرناك متعدد انجام ميگيرد ديده ميشود. نمونه بارز اين مورد در ساخت اجزاي تشكيلدهنده، جايي كه تركيبات «سيلان» مصرف ميشود، كه هر دو نيز بيثبات و شديداً واكنش ميكنند به وجود ميآيد. رعيات احتياطهاي ايمني دقيق بسيار ضروري است.
تهيه صفحات مدار چاپي از صفحات «افست» در اسس يك فرآيند قلمكاري است و با يك مثبت يا منفي شروع ميشود كه در فرايند چاپ براي تهيه شبكه و به طور مستقيم در فرايند تصوير گرفتن يا عكاسي مورد استفاده قرار ميگيرد.
طي فرآيند چاپ مشبك، مسيرهاي مدار، نقاط لحيم شده و سطوح مس در طرح مدار به وسيله يك لايه زنگ ضد حكاكي پوشيده ميشود.
از تعداد زيادي مواد سمي خطرناك در كار چاپ استفاده ميشود. اين مواد ممكن است قابل انفجار، خورنده و براي سلامتي خطرآفرين باشد. بايد مراقبت شود كه :
الف)از پيدايش مخلوطهاي خطرناك قابل اشتعال يا قابل انفجار حلالها در هوا جلوگيري شود و منابع انجار احتمالي محصور گردد.
ب) كليه منابع احتمالي احتراق چنين مخلوطهاي انفجاري حذف شود.
ج) اقدامات لازم براي جلوگيري از گسترش آثار انفجار اتخاذ گردد.
در اتاقهاي كار عمومي فقط دو مورد اول را معمولاً ميتوان اجراء كرد.
نسبت به خطرهاي بهداشتي ناشي از تراكم مواد سمي هوابرد در مواردي كه اندازهگيريهاي مكرر مبين رسيدن يا تجاوز آنها از ارزشهاي حد مجاز است و يا بررسي پزشكي نشان داده است كه چنين خطرهاي بهداشتي وجود دارند، بايد توجه خاصي مبذول شود. براي حفاظت در اين گونه موارد، ميتوان از تهويه خروجي براي فرايندهاي چاپ و تركيب لازم براي شستن صفحهها در داخل يك محفظه بهره برد.
در فرايند فتوكپي لايهاي حساس به نر زوي سطوح صفحه مدار چاپ شده، كه روي آن طرح «مدار بايد كپي شود» كشيده ميشود. مس اضافي از صفحههاي مدار چاپ شده به وسيله فرآيند ساده زدايش گالوانيكي برداشته ميشود. طرح مدار چاپ شده كه بايد دوباره ايجاد شود، در مدت تماس با نور و فرآيند ظهور محافظت ميشود و به وسيله محلول حكاكي پاك نميشود.
در كارگاههايي كه حكاكي انجام ميگيرد بايد نكات زير رعايت شود:
1- كف كارگاهها بايد در برابر اسيد مقاوم، زمين غير لغزنده و داراي زهكشي مناسب براي دفع آبهاي اضافي باشند. شبكهها و تختههاي زير پا بايد در برابر اسيد مقاوم باشند و ايجاد خطر لغزش نكنند يا نياز به با نوك پا راه رفتن نباشد.
2- دستگاههاي برقي و مواد حداقل بايد از محيطهاي خيس و دمدار حفاظت شوند.
3- تهويه خارج كننده بايد در اطراف محلهايي نصب شود كه گازهاي سمي يا دود ايجاد ميكنند.
4- خوردن، نوشيدن و سيگار كشيدن يا ذخيرهكردن مواد غذايي در اتاق اسيدشويي بايد ممنوع گردد.
5- كاركنان بايد به طور منظم،حداقل يك بار در سال دوباره وظايف خود از نظر احتياطهاي لازم آموزش ببينند.
6- مايعات استفاده شده يا پاشيده شده بايد فوراً با آب زياد شسته شود.
7- وسيله شستشوي چشم بايد براي استفاده فوري در يك مكان مشخص همراه با ساير وسايل كمكهاي اوليه و عوامل خنثيكننده آماده باشد.
8- اسيدها و مواد شيميايي سوزاننده بايد طوري نگهداري شوند كه درباره آنها اشتباه رخ ندهد.
9- مايعات مورد استفاده در فرآيند حكاكي بايد در ظروف دربسته جابجا شوند.
10- از پوشش محافظ، شامل دستكشف چكمههاي لاستيكي، لباسهاي مقاوم در برابر اسيد و حفاظ چشم بايد استفاده كرد.
11- كاركناني كه با مواد قليايي جامد و اسيدهاي خشك سروكار دارند بايد از بيل و انبر استفاده كنند.
12- براي پركردن خمرهها يا مخازن فقط بايد از آب سرد استفاده شود، زيرا تجربه نشان داده است كه حرارت زيادي ممكن است به علت واكنش گرمازا توليد شود.
13- اين قبيل كارها كارها بايد فقط به وسيله كارگران آموزش ديده و واجد صلاحيت انجام شود. فرايندهاي پيدرپي مورد استفاده در ساخت و سوار كردن يك مدار الكتريكي را ميتوان در تصوير زير ملاحظه كرد، كه شامل نمودار توليد نمونه الكترونيكي با تماسهاي لبهاي است و ممكن است ان را در يك محفظه پلاستيكي جاي داد. از نمودار ميتوان يك شبكه چاپ تهيه كرد و سپس مدار را روي تختههاي اپوكسي رزين پوشيده از يك لايه مسي تقويت شده به وسيله پشمشيشه چاپ مشبك كرد. ماده جلادهنده مورد مصرف براي چاپ در مقابل محلول كلرور مس حكاكي مقاوم است، سپس تخته در آن غوطهور ميشود و در نهايت آن قسمت از مدار كه مربوط به نمودار است باقي ميماند. صفحه آبكشي وسوراخها و شكافهاي آن براي اجزا و تماسهاي مختلف پاك ميشود، ماده جلادهنده روي مسير رسانا نشسته و مدار آزمايش ميگردد.
اجزاي گوناگون در يك ماشين مونتاژ به صفحه اضافه ميشوند (اگرچه بعضي قسمتها ممكن است به وسيله دست مونتاژ شوند) و به طور خودكار در جاي خود لحيم ميشوند. بالاخره كل مدار در محفظه قرار گرفته و آزمايش ميشود.
خطر حوادث در زمان آزمايش به علت ماهيت خودكار فرآيند و قرار گرفتن كل مدار در محفظهاي عايق به حداقل رسيده است. مراقبت و پاكيزگي در ساخت محصولاتي از اين نوع در صنعت الكترونيك، تضمينكننده يك محيط كاري كاملاً بيخطر، بدون حادثه و بيماري شغلي است. هزينه سنگين مورد احتياج براي تضمين پاكيزگي، نظارت و اعتبار تمام وسايل بايد بسط پيدا كند تا ايمني شغلي و بهداشت تأمين و ثبات كيفيت محصولات براي مدت زمان طولاني ادمامه يابد. تجربه نشان داده است كه در موسسات الكترونيك كه همدلي و همكاري مداوم بين كاركنان وجود دارد و بهداشت صنعتي رعايت ميشود، كيفيت محصولات بالا و خسارات ناشي از كوتاهيها ناچيز است.
|
اجزای الکترونیک 
