هل سبق لك أن فتحت علبة هاتف ذكي أو ساعة ذكية معطلة؟ إذا كانت الإجابة بنعم، فأنت على دراية بالدوائر الصغيرة المدمجة في هذه الأجهزة الصغيرة. تتقلص المكونات الإلكترونية المختلفة يومًا بعد يوم، إلا أن أداء هذه الأجهزة يشهد تحسنًا ملحوظًا. وقد حدث هذا التغيير بفضل لوحة الدوائر المطبوعة ذات الثقوب الدقيقة.
في هذه المقالة الإرشادية، ستتعرف على تصميم لوحات الدوائر المطبوعة بتقنية ميكروفيا واعتبارات التكلفة. كما سنشرح تحدياتها. دعونا نلقي نظرة على ماهية لوحات الدوائر المطبوعة بتقنية ميكروفيا ولماذا هي فعّالة من حيث التكلفة.
ما هي الميكروفيا PCB ?
تحتوي جميع لوحات الدوائر المطبوعة على وسادات مكدسة ذات ثقوب صغيرة. ترتبط هذه الثقوب ببعضها البعض كهربائيًا لتدفق التيار. هذه الثقوب الموصلة هي فتحات.
تتطلب بعض المنتجات، وخاصةً تلك المستخدمة في صناعات الحوسبة والاتصالات، نوعًا خاصًا من لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ذات فتحات صغيرة. تحتوي هذه اللوحات على عدد كبير من الطبقات عالية الكثافة ذات فتحات صغيرة جدًا لتحسين الأداء.
ميكروفيا تتكون لوحة الدوائر المطبوعة من ثلاثة أجزاء رئيسية:
- من خلال الثقوب: تخترق هذه الفتحات الدقيقة جميع طبقات لوحة الدائرة.
- طرق مدفونة: توجد هذه الثقوب الدقيقة في الطبقات الوسطى من الألواح، كما أنها لا تحتوي على أي مخرج خارجي.
- طرق عمياء: لا تخترق هذه الفتحات الدقيقة لوحة الدائرة بأكملها، ولكنها تربط الطبقة الخارجية بطبقة واحدة على الأقل منها.
اعتبارات تصميم PCB لميكروكورفيا
يتميز تصميم مايكروفيا PCB بأعلى كثافة للأسلاك والوسادات مقارنةً بلوحات PCB التقليدية الأخرى. كما أنها تتميز بمساحات أصغر وعرض مسارات أصغر.
حجم لوحة الدوائر المطبوعة ذات الفتحات الدقيقة صغير للغاية، ما يتيح لك استخدامها لإنشاء تصاميم دقيقة للغاية. كما يمكنك استخدام هذه الفتحات لحفر ثقوب يصل عمقها إلى حوالي 100 ميكرومتر. يتطلب الأمر استخدام مثقاب ليزر للوحة الدوائر المطبوعة ذات الفتحات الدقيقة. وبفضل قصر أسطوانتها، لن تواجه أي مشكلة في التمددات المختلفة. لذا، تُعد هذه التقنية أكثر موثوقية مقارنةً بالفتحات ذات الفتحات المخترقة.
عند الحديث عن لوحات الدوائر الإلكترونية المعقدة، يُوصي العديد من الخبراء بشدة بحلول الفتحات الدقيقة. قد يزيد التجويف الناتج عن الفتحات الدقيقة من خطر الفراغ. مع ذلك، يُمكنك التحكم فيه بسهولة من خلال ظروف لحام مناسبة. علاوة على ذلك، يُمكن لعملية ملء الفتحات الدقيقة الإضافية أن تُقلل من خطر التجويف. في هذه الحالة، ستضطر لدفع مبلغ إضافي.
بالنسبة لـ BGAs ذات الخطوة 0.65 ميكرومتر، تُعد الفتحات الدقيقة مناسبة جدًا. قد يلزم تقليل عرض مسار BGA إلى 90 ميكرومترًا، أو حتى أقل من ذلك.
علاوةً على ذلك، يتطلب ميكرومتر BGA 0.50 أيضًا لوحة دوائر مطبوعة ذات فتحات دقيقة. قد يكون من الضروري تقليل حجم لوحة الفتحات الدقيقة إلى 75 ميكرومترًا.
اعتبارات التكلفة للوحة PCB الدقيقة
الميكروفيا صغيرة جدًا، وتُستخدم لتوصيل الطبقات عالية الكثافة. ووفقًا لمعايير IPC، يجب أن يكون قطر هذه الميكروفيا 150 ميكرومترًا أو أقل. تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من الميكروفيا مفيدة جدًا في تصنيع لوحات الدوائر المدمجة. هذه اللوحات باهظة الثمن لأسباب عديدة، منها على سبيل المثال احتواؤها على دوائر معقدة وتصميمها المدمج، بالإضافة إلى عملية تصنيع معقدة.
ومع ذلك، هناك عدة حالات يُمكن فيها استخدام الثقوب الدقيقة لخفض تكلفة لوحات الدوائر. إليك بعض الحالات البسيطة التي يُمكن فيها خفض تكلفة التصنيع الإجمالية:
- تقليل عدد الطبقات لتقليل التكلفة
هل تستخدم فتحات ثقوب في تصميمك؟ إذا كان استخدام مخرج التتبع لـ BGA لا يعمل بسلاسة، ففكّر في توسيع قناة الاختراق في الطبقات الداخلية والسفلية أيضًا باستخدام فتحات ثقوب عمياء أو صغيرة.
- إزالة الطبقات الكهربائية
تتميز الفتحات الدقيقة بأصغر حجم، مما يُساعد على زيادة قناة التوجيه إلى أقصى حد. إذا أزلنا الطبقة الكهربائية بإضافة فتحة دقيقة مكان الفتحات المثقوبة، يُمكننا خفض تكلفة لوحات الدوائر المطبوعة. لذا، فإن استبدال الفتحات المثقوبة بالفتحات الدقيقة سيقلل من حجم الطبقة. كلما قل عدد طبقات لوحات الدوائر، قلّت تكلفتها.
تحدي تصنيع PCB باستخدام تقنية microvia
هناك تحديات مختلفة مرتبطة بعملية تصنيع الثقوب الدقيقة. سوء التعامل مع هذه التحديات قد يؤدي إلى عيوب في التوصيلات الداخلية (ICDs). يرمز اختصار ICD إلى عيوب التوصيلات الداخلية، والتي تحدث بالقرب من طبقة النحاس الداخلية. يمكن أن تسبب عيوب التوصيلات الداخلية مشاكل مختلفة، مثل الدوائر المفتوحة ومشاكل في الموثوقية. علاوة على ذلك، قد تواجه مشاكل متقطعة عند درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى تعطل الدائرة.
يُعدّ اكتشاف أجهزة تنظيم ضربات القلب عمليةً صعبة، لأنها تعمل بكفاءة أثناء عملية الاختبار. قد تكتشف الأعطال أثناء التجميع أو بعد الاستخدام. لذا، من المهم جدًا تصنيع اللوحات بعناية لتجنب أي مشكلة في المستقبل.
أجهزة تنظيم ضربات القلب القائمة على الحطام
يُعدّ هذا أحد الأنواع الشائعة لانسداد الصمامات الداخلية (ICD). يحدث هذا لأن الشوائب تتراكم خلال ثقب التوصيل وتُغرز في الطبقة النحاسية الداخلية. يحدث هذا غالبًا أثناء عملية حفر الثقب. على الرغم من أن ثقب الصمامات الداخلية الدقيقة (microvia PCB) يُستخدم الليزر، إلا أن الليزر لا يُنتج ثقوبًا بنفس كمية الشوائب التي تُنتجها عمليات الحفر الأخرى. لذلك، تقل احتمالية حدوث انسداد الصمامات الداخلية الدقيقة (ICDs). مع ذلك، من المهم أن يتوخى المصنعون الحذر.
الفراغات والموثوقية
من المشاكل الأخرى التي تحدث أثناء عملية طلاء النحاس للثقوب الدقيقة ظهور الغمازات، وعدم اكتمال الحشو، والفراغات. قد تؤدي هذه العيوب أو العيوب إلى مشاكل في الموثوقية. يزيد نقص الحشو النحاسي من مستويات الإجهاد في الثقوب الدقيقة، كما يُقلل من عمرها الافتراضي.
يعتمد تأثير الفراغات على الثقوب الدقيقة على خصائصها المختلفة، مثل الشكل والموقع والحجم. على سبيل المثال، يمكن للفراغات الصغيرة والكروية أن تزيد من عمر إجهاد الثقوب الدقيقة. علاوة على ذلك، فإن حالات الفراغات الشديدة تُقلل من عمرها الافتراضي.
فشل رابطة النحاس في أجهزة تنظيم ضربات القلب
فشل الرابطة النحاسية هو نوع شائع آخر من عيوب جهاز تنظيم ضغط الهواء. قد يحدث هذا بسبب الضغط العالي أثناء التجميع أو الاستخدام. علاوة على ذلك، قد يحدث أيضًا بسبب ضعف الرابطة النحاسية. عند فشل الروابط النحاسية، تحدث عيوب في التوصيلات. في هذه الحالة، ينكسر الوصل النحاسي فعليًا. إذا كانت الرابطة النحاسية أضعف، تزداد احتمالية كسر الرابطة.
لماذا يفشل رابط النحاس؟ هناك أسباب مختلفة. على سبيل المثال، يستخدم العديد من المصنّعين لوحات دوائر مطبوعة أكثر سمكًا ودرجات حرارة لحام خالية من الرصاص. علاوة على ذلك، قد يؤدي الحجم الكبير للثقوب واللحام الموجي أيضًا إلى فشل رابط النحاس. يُعدّ فشل رابط النحاس مشكلة شائعة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة ذات الفتحات القياسية والفتحات الدقيقة.
لا تثق أبدًا في شركة تصنيع PCB للوحة الدوائر المطبوعة التي تقدم لك أرخص الأسعار، ثق في أولئك الذين لديهم الخبرة الحقيقية والقدرات الكافية لإرضائك!
لدينا أكثر من 17 عامًا من الخبرة في تصنيع وتجميع لوحات الدوائر المطبوعة، فلماذا لا تزورنا؟ تكنولوجيا موكو وانظر إذا كنا الصين الصانع ثنائي الفينيل متعدد الكلور أنت تبحث عن!
