تجميع لوحات الدوائر المطبوعة ليس عملية سهلة، خاصةً في مرحلة الطباعة، فأي خطأ بسيط قد يُسبب تلفًا للوحات أو حتى عطلًا. بينما تحدث الأخطاء عادةً بسبب تركيب وصلة اللحام على منصات ثنائي الفينيل متعدد الكلوريمكن أن يُقلل استنسل PCB من احتمالية حدوث أخطاء أثناء تجميع المكونات. بفضل استخدام استنسل PCB، يُمكن تركيب جميع وصلات اللحام على اللوحة في وقت واحد، مما يُوفر الوقت ويُجنّب الأخطاء في وصلات اللحام. لذا، من الضروري فهم استنسل PCB جيدًا. في هذا الدليل، سنشرح كل ما تحتاج لمعرفته عنه تقريبًا، بما في ذلك أنواع الاستنسل، واعتبارات تصميمه، بالإضافة إلى عملية صنعه.
ما هو قالب PCB؟
استنسل لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، المعروف أيضًا باسم الشبكة الفولاذية، وظيفته الأساسية هي المساعدة في ترسيب معجون اللحام. ينقل الاستنسل كمية دقيقة من معجون اللحام إلى موقع محدد على لوحة الدوائر المطبوعة العارية. يتكون الاستنسل من إطار استنسل، وشبكة سلكية، وصفيحة فولاذية. يحتوي الاستنسل على فتحات عديدة تتوافق مع المواضع المطلوبة للطباعة على لوحة الدوائر المطبوعة. تترسب معجون اللحام على اللوحة وفقًا لتكوين ثقوب الاستنسل عند إزالته. يساعدنا استنسل لوحة الدوائر المطبوعة على ترسيب معجون اللحام في المواضع المحددة على لوحة الدوائر المطبوعة العارية، مما يضمن التوصيل الكهربائي لوصلة اللحام بين الوسادة والمكون بشكل مثالي.
ما هي المادة المصنوعة منها استنسل PCB؟
- هيكل
تُصنف إطارات الشاشة بشكل رئيسي إلى إطارات متحركة وثابتة. تُثبّت الإطارات المتحركة الصفيحة الفولاذية مباشرةً بالإطار، مما يسمح بالاستخدام المتكرر لإطار القالب. أما الإطارات الثابتة فتُثبّت الشبكة السلكية بالإطار باستخدام مادة لاصقة. ويتحقق متانة الإطار من خلال شدٍّ ثابت للفولاذ، يتراوح عادةً بين 35 و48 نيوتن/سم².
- ورقة
يمكن استخدام مواد مثل النحاس والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل والبوليستر. عادةً ما تُستخدم في القوالب صفائح فولاذ مقاوم للصدأ عالي الجودة من الدرجة 301/304، والتي تتميز بخصائص ميكانيكية ممتازة، مما يُطيل عمرها الافتراضي بشكل كبير.
- شبك
تُثبّت الشبكة ألواح وإطارات الفولاذ. تُستخدم شبكات من الفولاذ المقاوم للصدأ أو بوليستر البوليمر. يوفر سلك الفولاذ المقاوم للصدأ ذو ١٠٠ شبكة تقريبًا شدًا مستقرًا كافيًا، ولكنه قد يتشوه ويفقد شده بمرور الوقت. تتميز شبكة البوليستر بمتانتها وعمرها الافتراضي الطويل.
- لاصق
يربط اللاصق إطار الشبكة بالصفائح الفولاذية. ويلعب دورًا حيويًا في القالب، إذ يحافظ على قوة التصاقه ويتحمل التنظيف المكثف باستخدام مختلف منظفات الألواح.
أنواع استنسل لوحة الدائرة
استنسل PCB المؤطر
هو استنسل لحام مقطوع بالليزر، يُثبّت بشكل دائم على إطار الاستنسل، باستخدام حافة شبكية لتمديد رقاقة الاستنسل بإحكام داخل الإطار. استنسل PCB المُؤطّر مناسب للطباعة الحريرية بكميات كبيرة، ويمكن تطبيقه على لوحات بسماكة 16 مل أو أقل. يتميز الاستنسل المُؤطّر بجدران فتحات ناعمة، وأداء طباعة ممتاز، وفتحات مقطوعة بالليزر نظيفة تتحمل التآكل الشديد.
استنسل بدون إطار
قوالب PCB بدون إطار، والمعروفة أيضًا باسم الرقائق، هي قوالب مقطوعة بالليزر لا تحتاج إلى لصق دائم في الإطار، وتُستخدم مع إطارات قوالب قابلة لإعادة الاستخدام تُسمى أنظمة شد القوالب. تتميز قوالب SMT بدون إطار بجودة عالية وأداء فائق بتكلفة أقل من القوالب المؤطرة. وهي مناسبة لـ نموذج أولي لتجميع لوحة الدائرة المطبوعة أو عمليات الإنتاج ذات الحجم المنخفض، مما يساعد على تقليل متطلبات مساحة التخزين أيضًا.
استنسل نموذج أولي للوحة الدوائر المطبوعة
يتم تخصيص قوالب النماذج الأولية من CAD أو ملفات جربرعند إنشاء نموذج أولي لقالب PCB، يجب أن يتطابق القالب مع التصميم نموذج ثنائي الفينيل متعدد الكلوريقلل هذا من احتمالية حدوث أخطاء عند لحام نماذج لوحات الدوائر المطبوعة يدويًا، ويجنبك العمليات اليدوية المملة. لذا، فإن استخدام هذه القوالب يُحسّن جودة اللوحات ويُقلل بشكل كبير من دورة تجميع نماذج لوحات الدوائر المطبوعة.
استنسل كهربائي
الاستنسل المُشكَّل كهربائيًا هو استنسل مصنوع من النيكل، يُثبَّت بشكل دائم على إطار الاستنسل عبر حافة شبكية. يوفر الاستنسل المُشكَّل كهربائيًا أفضل خصائص تحرير معجون اللحام المتاحة، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات SMT ذات السماكة الدقيقة من 12 إلى 20 مل، بالإضافة إلى رقاقة فليب، ارتطام الرقاقة، وμBGA. تتميز القوالب المُشكَّلة كهربائيًا بمعامل احتكاك أقل مقارنةً بالقوالب الأخرى، نظرًا لأنها مصنوعة من النيكل، كما أنها توفر عمرًا افتراضيًا أطول.
مزايا استنسل PCB
مع تزايد تعقيد لوحات الدوائر الإلكترونية، أصبحت عملية تجميع لوحات الدوائر الإلكترونية التقليدية، التي تتطلب تركيب المكونات الإلكترونية يدويًا قبل اللحام، غير قادرة على تلبية متطلبات تركيب ولحام عدد كبير من المكونات الصغيرة على لوحات دوائر أصغر. لذا، نحتاج إلى استخدام قوالب لوحات الدوائر الإلكترونية لوضع المكونات آليًا وتطبيق معجون اللحام، مما يحقق فوائد عديدة كما هو موضح أدناه:
أولاً، تساعدنا قوالب PCB على تحسين الدقة عند وضع المكونات على اللوحة، وضمان دقة الملعب عند الطباعة وبالتالي تقليل احتمالية حدوث أخطاء.
ثانيًا، من خلال استخدام قوالب SMT، يمكن للمصنعين توفير المزيد من التكاليف وتقصير وقت التنفيذ، لأن قوالب لوحة الدائرة تتطلب عمالة أقل ووقتًا أقل لإنهاء عملية تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
ثالثًا، يسهل الاستنسل تطبيق اللحام بشكل موحد على جميع منصات الأجهزة المثبتة على السطح ويضمن دقة عالية في وضع الوسادة.
كيفية صنع استنسل PCB؟
في هذا الجزء، سوف نشرح عملية إنشاء قالب PCB خطوة بخطوة، وهناك 9 خطوات متضمنة:
الخطوة 1: المواد والتحضير لاستنسل PCB
المواد
– آلة كريكت
– برنامج Sure-Cuts-A-Lot
– برنامج عرض Gerber
- شفافيات لأجهزة العرض العلوية التي يمكنك شراؤها من أي متجر لوازم مكتبية
- جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows XP / Vista
التحضير
يجب أن يكون لجهاز Cricut إصدار محدد من البرامج الثابتة. يمكنك تحديث/تخفيض إصدار البرنامج الثابت بتنزيل Cricut Design Studio واتباع التعليمات في قسم "المساعدة" لتحديث البرنامج الثابت. راجع الأسئلة الشائعة حول Sure-Cuts-A-Lot لمزيد من المعلومات.
الخطوة 2: تحضير مخطط PCB وتحديد الأبعاد
قد يتطلب الأمر بعض التجربة والخطأ لإنشاء معجون لحام جيد، لكن قوالب لوحات الدوائر المطبوعة ليست دقيقة للغاية. فهي تقطع الحواف المستديرة وتتجاهل الأشكال التي يقل حجمها عن 18 مل (0.46 مم) × 50 مل (1.27 مم). مع ذلك، تأكد من أن جميع وسادات المكونات أكبر من ذلك. لضمان احتواء الوسادة على مساحة كافية من معجون اللحام، اجعلها أكبر. يتيح برنامج تصميم لوحات الدوائر المطبوعة KiCAD EDA Suite تغيير مساحة كل وسادة على حدة. يتميز اللحام بخاصية رائعة تتمثل في اتصاله بالأجزاء المعدنية عند إعادة التدفق. طالما أن لوحة الدوائر المطبوعة لديك مزودة بمقاومة لحام دقيقة، فسيتم ربط قطع اللحام المعدنية. لذا، لا تقلق كثيرًا بشأن الوسادات (بمعنى آخر، +/- 20%).
ستحتاج إلى الأبعاد الدقيقة لقالب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لاستخدامها لاحقًا. استخدم أداة المسافة في برنامج تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة لتحديد المسافة بين أطراف لوحة المكونات الخارجية. ليس حجم لوحة الدوائر المطبوعة، بل المسافة بين حواف لوحة المكونات الخارجية. في المثال أدناه، يبلغ عرض لوحة الدوائر المطبوعة 2.3 بوصة، "لكن المسافة بين حواف لوحة المكونات هي 2.142 بوصة".
يمكنك قياس المسافات باختيار الرسومات من قائمة الطبقات المنسدلة، ثم النقر على زر "الأبعاد" في قائمة الأدوات اليمنى. وهو الزر الرابع من الأسفل.
الخطوة 3: إنشاء ملفات Gerber
ارسم مخطط PCB الخاص بك باستخدام قالب معجون اللحام Gerber.
عند استخدام KiCAD، اختر "رسم" من قائمة "ملف". في نافذة الرسم، حدد SoldP_Cmp لطبقة مكون معجون اللحام، ثم انقر على زر "رسم".
الخطوة 4: افتح ملف Gerber للتحويل
افتح الملف في Gerber Gerber Viewer. اختر "فتح الطبقات" من قائمة "ملف".
الخطوة 5: تصدير Gerber إلى ملف SVG
ثم صدّر الملف بصيغة SVG. اختر "تصدير"، ثم "SVG" من قائمة "ملف".
الخطوة 6: إنشاء الاستنسل باستخدام Cricut
قم باستيراد ملف SVG إلى Sure-Cuts-A-Lot عن طريق اختيار Import SVG … من قائمة File (ملف).
الخطوة 7: تغيير حجم التصميم
انقر فوق "الحفاظ على النسب" في نافذة "الخصائص" وقم بتعيين عرض الاستنسل إلى القيمة المذكورة مسبقًا.
الخطوة 8: تحضير الشفافية والماكينة
خذ ورقة من فيلم شفاف واقطعها بحجم حصيرة القطع الخاصة بجهاز Cricut. ثبّت الفيلم الشفاف المقطوع في حصيرة القطع. ضع حصيرة القطع في الجهاز واضغط على زر إدخال الورق. اضبط غسالة الدفع في جهاز Cricut، وستدور عجلة السرعة على مستوى عالٍ أو متوسط، وعمق شفرة القطع على 5 أو 6. يمكنك الاطلاع على التعليمات المفصلة في دليل Cricut. ستحتاج إلى بعض التجارب والاختبارات. يمكن للسرعة والضغط تغيير دقة القطع، كما أن زيادة عمق سكين القطع يُسرّع من سرعة استبدال حصيرة القطع.
الخطوة 9: قص قالب PCB الخاص بك
اذهب لقص التصميم. اختر "قص التصميم" من قائمة "القاطع".
اعتبارات تصميم استنسل PCB
- سمك الاستنسل
في تصميم استنسل لوحة الدوائر المطبوعة، يُعد سُمك الاستنسل عاملاً أساسياً في تحديد كمية معجون اللحام المُراد ترسيبها على اللوحة. يؤدي ترسب اللحام الزائد إلى تكوّن جسور لحام، بينما يُؤدي ترسب اللحام الأقل إلى إضعاف وصلات اللحام. يتراوح سُمك الاستنسل عادةً بين 4 آلاف و8 آلاف.
- حجم الثقب
يجب تصميم فتحات الاستنسل بحيث تكون أصغر من حجم لوحة PCB لتجنب مشاكل مثل التجسير وحبيبات اللحام، وإلا فقد يلتصق معجون اللحام بجدران الفتحة عند إزالة الاستنسل. لذلك، يجب تصميم المساحة الداخلية لجدار الفتحة بحيث تكون أصغر بثلثي مساحة لوحة PCB لتجنب هذه المشاكل.
- مادة الاستنسل
تُعدّ المادة المستخدمة في صنع الاستنسلات عاملاً آخر يجب مراعاته أثناء تصميم استنسل لوحة الدوائر المطبوعة، إذ تؤثر على قدرة فصل معجون اللحام من الفتحة إلى وسادة لوحة الدوائر المطبوعة. المادة الأكثر استخدامًا هي الفولاذ المقاوم للصدأ، بينما في بعض تصميمات لوحات الدوائر المطبوعة ذات الأجهزة الدقيقة، نحتاج إلى استخدام مواد أخرى مثل النيكل، وهو أغلى بنسبة 50% من الفولاذ المقاوم للصدأ.
- محاذاة الاستنسل
يُعدّ محاذاة القالب جيدًا أمرًا بالغ الأهمية للحصول على طباعة دقيقة لمعجون اللحام. وللحصول على طباعة مثالية، يجب إضافة علامات مرجعية إلى كلٍّ من لوحة الدوائر المطبوعة والقالب. تضمن هذه العلامات المرجعية محاذاة القالب ولوحة الدوائر المطبوعة بشكل صحيح.
في نهاية المطاف، يتطلب إنتاج قوالب لوحات الدوائر المطبوعة مهارات وخبرات متقدمة. إذا كنت تفتقر إلى الكفاءة، يُنصح بالتعاون مع مُصنِّع قوالب لوحات الدوائر المطبوعة موثوق. تتخصص شركة MOKO Technology في خدمات PCBAنقدم خدمات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، وإنشاء قوالب SMT، وتجميع لوحات الدوائر المطبوعة، واختبارها، وشحنها. نتمتع بخبرة واسعة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) التعاقدي. تواصل مع شركة تصنيع قوالب PCB مرموقة مثل MOKO لبدء مشروعك!
