في عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة ، يُعدّ انحناء اللوحة مشكلة شائعة تواجه المصنّعين. فعندما تتعرض لوحة الدوائر المطبوعة للانحناء، يتأثر أداؤها وموثوقيتها. وقد يتسبب هذا الانحناء في العديد من المشاكل، مثل عدم محاذاة المكونات، وضعف جودة اللحام، وحتى أعطال في الجهاز. لذلك، من الضروري لمصنّعي ومصممي لوحات الدوائر المطبوعة فهم هذه المشكلة فهمًا كاملًا. في هذه المدونة، سنشرح أسباب انحناء لوحات الدوائر المطبوعة، والأهم من ذلك، كيفية الوقاية من هذه المشكلة. تابع القراءة.
ما هو تشوه لوحة الدوائر المطبوعة؟
يُعدّ انحناء لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) عيبًا يتمثل في تشوّه أو انحناء لوحات الدوائر المطبوعة عن شكلها المسطح الأصلي. قد يحدث هذا في لوحات الدوائر المطبوعة غير المُجمّعة، وكذلك في لوحات الدوائر المطبوعة المُجمّعة. ولكن في الواقع، تحتوي كل لوحة دوائر مطبوعة على انحناء طفيف، وهو أمر لا مفر منه أثناء عملية التغليف في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة . وفيما يتعلق بهذه المشكلة، توجد معايير IPC، بما في ذلك IPC-6011 و IPC-6012 ، التي تُحدد مستوى الانحناء المقبول للوحات الدوائر المطبوعة. كما تُحدد هذه المعايير فئات مختلفة ذات حدود قصوى مُختلفة للانحناء المسموح به.
| الفئه | الحد الأقصى المسموح به للانحناء | مثال للوحة دارات مطبوعة بطول 400 مم |
| C | ما يصل إلى 0.2% من تشوه طول PCB | ملتوية حتى 0.8 ملم |
| C | ما يصل إلى 0.15% من تشوه طول PCB | ملتوية حتى 0.6 ملم |
| C | ما يصل إلى 0.1% من تشوه طول PCB | ملتوية حتى 0.4 ملم |
| C | ما يصل إلى 0.05% من تشوه طول PCB | ملتوية حتى 0.2 ملم |
كيفية قياس تشوه لوحة الدوائر المطبوعة؟
هناك 5 طرق شائعة الاستخدام لقياس الانحناء في لوحات الدوائر المطبوعة:
- طريقة قياس التحسس
استخدم مقاييس الالتواء لقياس التشوه بين أعلى وأدنى نقاط لوحة الدوائر المطبوعة المشوهة. يُستخدم هذا عادةً لقيم التشوه الكبيرة.
- ارتفاع مؤشر
في هذه الطريقة، نحتاج إلى استخدام مقياس ارتفاع ميكانيكي أو رقمي لقياس فرق الارتفاع بين النقاط العالية والمنخفضة، مما يسمح لنا بالحصول على نتيجة دقيقة للانحراف بالبوصات أو الملليمترات.
- مقياس الكنتور
يُستخدم مقياس محيط لتتبع شكل لوحة الدوائر المطبوعة المشوهة. بوضع المقياس على السطح، يتكيف مع محيط اللوحة، مما يسمح بتقييم التشوه بصريًا أو قياسيًا. تُعد هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في التشوهات غير المنتظمة.
- الملف الشخصي البصري
توفر هذه الطريقة قياسًا دقيقًا للغاية، حيث تستخدم جهاز قياس الملامح البصرية لمسح لوحة الدوائر المطبوعة المشوهة، ثم إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد لسطحها. وبالتالي، يمكننا تحديد حتى التشوهات الطفيفة في اللوحة.
- طريقة العناصر المحدودة (FEM)
طريقة العناصر المحدودة هي نهج حاسوبي يُمكّن من محاكاة وتحليل تشوه لوحات الدوائر المطبوعة تحت ظروف إجهاد متنوعة. من خلال إدخال خصائص المادة والعوامل البيئية، تتنبأ طريقة العناصر المحدودة بالتشوه المحتمل، وتساعد المصنّعين على تصميم لوحات الدوائر المطبوعة بأقل مخاطر تشوه.
الأسباب الرئيسية لتشوه لوحة الدوائر المطبوعة
- عدم تناسق المكدس
يؤدي ترتيب طبقات لوحة الدوائر المطبوعة بشكل غير متماثل إلى انحناء اللوحة. في هذه الحالة، لن تتوزع الضغوط الحرارية بالتساوي على اللوحة أثناء عملية التسخين، ما يؤدي إلى انحناء أو انحناء لوحة الدوائر المطبوعة بعد التبريد.
- توزيع النحاس غير المتساوي
قد ينتج عن عدم توزيع النحاس بالتساوي في كل طبقة من لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). في لوحة الدوائر المطبوعة، قد يؤدي وجود كمية أكبر أو أقل بكثير من النحاس على أحد الجانبين عن الجانب الآخر إلى تمدد غير متساوٍ، مما يُسبب تشوهًا.
- عدم التوافق المادي
تختلف المواد في معاملات التمدد الحراري (CTE) ومعاملات Tg، حيث تتمدد وتنكمش بمعدلات مختلفة أثناء التسخين والتبريد. يؤدي هذا الضغط غير المتساوي إلى انحناء اللوحة، خاصةً أثناء تغيرات درجة الحرارة في عمليات مثل اللحام بالصهر.
- التعامل غير السليم مع اللوحة
إذا شدّتَ لوحًا بإحكام شديد أثناء اللحام الموجي أو اللحام بالصهر، فقد يُسبب ذلك تشوّهًا. عند تسخين لوح مُثبّت، يحتاج إلى التمدد بشكل طبيعي. إذا شدّتَه لمنع التمدد، فقد يُصبح تشوّهًا دائمًا، خاصةً إذا كان يحتوي على مكونات ثقيلة تحتاج إلى لحام.
للمزيد من القراءة: اللحام الموجي مقابل لحام إعادة التدفق: ما الفرق؟
- ضعف التحكم في العملية
أثناء عملية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة، يؤدي تقلب درجة الحرارة في مراحل مختلفة إلى تمدد مادة لوحة الدوائر وتقلصها بشكل متكرر. قد يؤدي تقلب درجة الحرارة المفرط أو سوء التحكم في العملية إلى مشاكل انحناء حادة.
كيفية منع تشوه لوحة الدوائر المطبوعة؟
- تقنيات الإدارة الحرارية
يمكننا تقليل احتمالية تشوه لوحات الدوائر المطبوعة بتطبيق تقنيات فعالة لإدارة الحرارة. على سبيل المثال، تحسين أنماط لحام إعادة التدفق لتقليل التدرجات الحرارية لضمان تسخين وتبريد متساويين. بالإضافة إلى ذلك، دمج ميزات تخفيف الحرارة في تصاميم لوحات الدوائر المطبوعة لتبديد الحرارة بفعالية أكبر.
- تصميم PCB الأمثل
أثناء تصميم لوحة الدوائر المطبوعة، من الضروري ضمان توزيع المكونات بشكل متوازن، ومسار تتبع مُحسَّن. كما يجب استخدام مواد مُشبَّعة مسبقًا بين الطبقات مُتناظرة، ومساحات نحاسية متساوية على جانبي اللوحة للحفاظ على توزيع حراري مُنتظم، ومنع تشوه لوحة الدوائر المطبوعة.
- اختيار المواد
عند اختيار المواد، من الضروري اختيار مواد ذات خصائص حرارية وميكانيكية متوافقة، مما يقلل من خطر تشوه لوحة الدوائر المطبوعة. بالنسبة لمواد الركيزة، يُنصح باستخدام FR4، لما يوفره من ثبات جيد. كما أن الركيزة الرقيقة أفضل لأنها أقل عرضة للتشوه.
- توزيع النحاس الموحد
التأكد من توزيع رقاقة النحاس بالتساوي على جانبي لوحة الدوائر المطبوعة، مما يساعد على الحفاظ على ثبات التوصيل الحراري ومنع تشوهها. يجب أن تكون الطبقات التكميلية متشابهة في التغطية النحاسية، وقد يتطلب ذلك استخدام صب النحاس لملء المساحات غير المستخدمة على أحد الجانبين. عند القيام بذلك، من المهم تحديد مسافات مناسبة في قواعد التصميم، خاصةً إذا كانت الطبقة المملوءة بحاجة إلى دعم معاوقة مُتحكم فيها.
- خبز لوحات الدوائر المطبوعة قبل التجميع
قبل تجميع المكونات، يُعدّ تحميص لوحة دارات مطبوعة (PCB) خطوةً بالغة الأهمية. تُزيل هذه العملية الرطوبة من اللوحة، كما تُساعد على معالجة راتنج الصفائح بشكل كامل، وتُقلل من الإجهاد المتبقي، مما يُقلل من خطر تشوه لوحة الدارات.
- التخزين السليم
تجنب تكديس الألواح وتخزينها بشكل صحيح يمنع تشوهها. يجب أن تكون بيئة التخزين جافة ودرجة حرارتها معتدلة. يجب تخزين الألواح بشكل مسطح مع دعم مناسب لمنع انحناءها أو تشوهها أثناء التخزين.
هل يمكن إصلاح تشوه لوحة الدوائر المطبوعة؟
بمجرد حدوث اعوجاج في لوحة الدوائر المطبوعة، يصعب غالبًا "إصلاحه" تمامًا، خاصةً عند حدوث المشكلة على لوحة دارة مطبوعة مكشوفة أو لوحة دوائر مطبوعة. في حين يمكن تصحيح بعض الاعوجاجات الطفيفة بإعادة صهر اللوحة أو تحميصها في ظروف مُتحكم بها لتقليل الضغوط الداخلية، إلا أن الاعوجاجات الشديدة عادةً ما تكون غير قابلة للإصلاح، مما يتطلب استبدالها. لذلك، بدلًا من بذل جهد كبير في محاولة إصلاح مجموعة من لوحات الدوائر المطبوعة المشوهة، يُفضل البحث عن السبب الجذري ومنع تكرار المشكلة.
الخلاصة
يُعدّ انحناء لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) تحديًا شائعًا في عملية تصنيع الإلكترونيات. يصعب إصلاحه بعد حدوثه، ولكن يمكن الوقاية منه بتحديد الأسباب الجذرية واتخاذ التدابير اللازمة، كما ذُكر سابقًا. شركة MOKO Technology، وهي شركة رائدة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وتجميعها (PCBA) بخبرة تمتد لما يقارب 20 عامًا، تُنتج لوحات عالية الجودة تتوافق مع معايير IPC وISO. نضمن لعملائنا خلوّ اللوحات التي نُسلّمها لهم من أي مشاكل في الانحناء. تواصلوا معنا اليوم لمناقشة مشروعكم الخاص بلوحات الدوائر المطبوعة والحصول على عرض سعر مجاني!
