ميكانيكا الحافة النظيفة: دليل للقطع الموثوق بها

الفرق بين وحدة وظيفية ونموذج أولي ملغي غالبًا ما يتوقف على الحافة المجهرية لللوح. عند وصول شحنة من ألواح الأبنة، يجب أن تكون خطوة التفتيش الأولى ليست اختبار الاستمرارية؛ بل فحص بصري تحت عدسة مكبرة 30x. إذا بدا الطلاء الحافة وكأنه تم مضغه من قبل حيوان ممل، فإن اللوح قد تم التلاعب به بالفعل. “الحدبة” في هذا السياق ليست مجرد تجميلية. إنها مخاطر هيكلية—شريحة من النحاس، ممزقة من الركيزة، تنتظر أن تربط بين لوحين أو ترفع تمامًا أثناء إعادة القولبة.

نمط الفشل هذا نادرًا ما ينتج عن "حظ سيئ" أو "دفعة سيئة" من المادة اللاصقة. غالبًا ما يكون نتيجة فشل في الهندسة والإرشادات. غالبًا ما يفترض المصممون أن وضع عبارة على مخطط اللوح باستخدام أداة CAD الخاصة بهم—سواء كانت Altium أو KiCad أو Eagle—يكفي لتوليد تشكيل الحافة. ليس الأمر كذلك. على الرغم من أن شاشة CAD تظهر دائرة نصف قطرها مثالية، إلا أن الواقع على أرض المصنع ينطوي على قطعة من أداة قطع فولاذية عالية السرعة تتعرض لعزم دوران كبير على طبقة رقيقة من النحاس ملتصقة بشكل ضعيف بألياف الفيبرجلاس. إذا لم يتم تثبيت النحاس ميكانيكيًا، أو إذا دخلت قطعة القطع بزاوية خاطئة، فسوف تتمزق الطلاء.

هذا التأكل يتسبب في ربط اللحام أثناء التجميع. إذا كانت الحافة غير منتظمة، فمخاط اللحام يمكن أن يتجه عبرها، موصلًا بين الأجزاء الملاصقة التي من المفترض أن تظل معزولة. حل القطع الميكانيكي يحل المشكلة الكهربائية.

فيزياء الدموع

لتصميم تشكيل حافة قوي، يجب أن تتصور مسار أداة القطع. غالبًا ما يكون قطعة قاطع PCB قياسية بقطر 2.0مم أو 2.4مم تدور بسرعة تقارب 40,000 دورة في الدقيقة. أثناء تحركها على طول حافة اللوحة لقطع اللوح، تقوم بالقطع عبر مركب من الإيبوكسي، وألياف الزجاج، والنحاس. اتجاه الدوران مهم جدًا.

إذا كانت قطعة القطع تدور في اتجاه عقارب الساعة وتحرك مسار الأداة بحيث تضرب حافة اللوحة الطلاء قبل النحاس، يدعم المادة الخلفية الفولاذية. تقطع الأداة النحاس ضد جدار FR-4 الصلب. ومع ذلك، إذا عكس المسار، أو دخلت قطعة القطع إلى التشكيل من “الداخل” من الثقب ودفعته للخارج، فلن يكون هناك دعم وراء الطلاء. تمسك قطعة القطع بالحافة وتسحب. نظرًا لأن قوة التلاصق بين رقائق النحاس و FR-4 محدودة (عادة حوالي 1.4 نيوتن/مم للمادة القياسية)، فإن القوة الدورانية تتجاوز بسهولة قوة الربط. النتيجة هي لوحة مرفوعة تتطاير في الهواء، أو حدبة مضغوطة في جانب اللوح.

لهذا السبب تتقاضى مصانع التصنيع رسومًا إضافية على التشكيل. فهي لا تسرق بدون سبب؛ فهي غالبًا ما تنفذ روتين CNC منفصل تمامًا. بدلاً من قطع ملف تعريف قياسي مستمر، يجب عليهم استخدام تسلسل “الغمر والقطع” أو استراتيجية دخول/خروج محددة لكل ثقب لضمان دفع قطعة النحاس دائمًا إلى اللوح، وليس منه. إذا عاد الاقتباس بدون تلك الرسوم الإضافية، فكن مشبوهًا. عادةً ما يعني أنهم ينون تشغيل تمريرة ملف شخصي قياسية، وستكون النتيجة فوضى غير مرتبة.

فرضية المرساة

الاعتماد فقط على الرابطة الكيميائية لطبقة النحاس هو مقامرة لا ينبغي للمهندسين المحترفين أخذها. طبقة اللاصق بين النحاس والعازل هي الحلقة الأضعف في التكديس. لمنع رفع السادة، يجب أن يدرج التصميم قفلًا ميكانيكيًا — مرساة.

تستخدم الطريقة الأكثر فعالية الهيكل الرأسي للوحة الدوائر المطبوعة نفسها. لا ينبغي أن يكون سدادة التشكيل طبقة نحاس علوية وسفلية فقط؛ بل يحتاج إلى تثبيتها معًا باستخدام الفيوزات المخصصة. بوضع واحد أو اثنين من الفيوزات الصغيرة (0.3 مم هو حجم الحفر الميكانيكية القياسية) بالقرب من الحافة الداخلية للسادة — بشكل فعال "خلف" خط القطع — يتم تثبيت الطبقات العلوية والسفلية معًا من خلال النواة. حتى لو exert خط التوجيه قوة كافية لفصل حافة السادة، فإن التمزق لن يتمكن من التمدد بعد هذه الفيوزات المرساة. النحاس مقفل ميكانيكيًا على الهيكل الداخلي.

تخدم هذه الفيوزات المرساة هدفين. أثناء إعادة التدفق الثانوية — عندما يتم لحام الوحدة على اللوحة الرئيسية — الإجهاد الحراري على حواف السادة يكون هائلًا. بدون مرساة، يمكن أن يتسبب تفاوت التمدد الحراري في طفو أو تقشير السادة، خاصة إذا تم محاولة إعادة العمل يدويًا. تعمل الفيوزات المرساة كمبرد للحرارة ومثبت برغي. في حين أن بعض التصاميم ذات الكثافة العالية جدًا قد تواجه صعوبة في استيعاب هذه المرساة، فإن إهمالها يدعو للفشل في الميدان. إذا رفع السادة، فلا إصلاح؛ الوحدة تعتبر خردة.

تشطيب السطح كمتغير للحُلية

هندسة القطع هي نصف المعركة؛ تضاريس اللوح هي النصف الآخر. عندما يُوضع وحدة على لوحة حاملة، يجب أن تجلس بشكل مسطح تمامًا. أي انحراف يحول الوحدة إلى أرجوحة، مما يؤدي إلى مفاصل مفتوحة على جانب وسائط مكدسة على الجانب الآخر.

مستوي اللحام بالهواء الساخن (HASL) غير مناسب بشكل جوهري للحواف المفرغة. تتضمن عملية HASL غمر اللوحة في لحام مذاب ونفخه باستخدام سكاكين هوائية ساخنة. عند وجود ثقب نصف مقطوع، يميل هذا إلى ترك كرة غير مستوية وملتفّة من اللحام على الحافة. عندما يمر قالب التوجيه لاحقًا لقطع اللوحة، يتلطخ ويمزق بمزيد من التفاوت عن النحاس الصلب. والأهم من ذلك، أنه يخلق سطحًا غير مستوٍ.

النيكل غير المشحون مع الذهب بالتنقيط (ENIG) هو المعيار الإجباري لهذه التطبيقات. توفر طبقة الحاجز النيكل سطحًا أكثر صلابة ينظف بشكل أنظف من اللحام الناعم، ويضمن الذهب بالتنقيط سطحًا مستويًا ومتطابقًا تمامًا لعملية SMT. بينما يكون HASL أرخص، فإن معدل ال.reject بسبب ضعف الاستواء وعدم تلطخ القالب يلغى التوفير على الفور.

التواصل بالنية: جدار حماية ملاحظة المصنع

الخطأ الأكثر شيوعًا في تصميم التشكيل هو الصمت. إذا كانت ملفات Gerber تحتوي على مخطط للوحة يمر عبر صف من الثقوب المطيلة، لكن ملاحظات التصنيع لا تقول شيئًا، يجب على مهندس CAM في المصنع أن يخمن. في مصنع ذو حجم عالي من المستوى 1، قد تشير السكريبتات المؤتمتة إليه. في مصنع سريع التحول، قد يفترض المشغل أنه خطأ أو، بشكل أسوأ، فقط يقوم بتشغيل الروتين القياسي للملف الشخصي.

ملاحظة محددة على طبقة التصنيع هي الجدار الناري الوحيد ضد هذا. يجب أن تكون صريحة. قد تقول ملاحظة قياسية: "طبقة التوشية على الحواف (التشكيلات) الموجودة على J1 و J2. على البائع استخدام مسارات الدخول/الخروج المناسبة لقاطع التشكيل لمنع التوقف والنحاس من الرفع. ينطبق معيار القبول IPC-6012 من الفئة 3 على ظروف تغطية الحواف." هذا يجبر مهندس CAM على الاعتراف بالميزة، مما ينقل المسؤولية من إغفال المصمم إلى عملية التصنيع.

تشكيل التشكيل "المخادع"

هناك خرافة مستمرة، غالبًا ما تتداول في دوائر الهواة، أنه يمكن إنشاء التشكيلات ببساطة بوضع صف من الفيوزات على مخطط اللوحة وإخفاء تلك المعلومات عن شركة التصنيع لتجنب الرسوم الإضافية. هذه مقاربة "مخادعة"، وهي غير صلبة ميكانيكيًا.

عندما يقطع مسار الموجه القياسي عبر توصيل داخلي قياسي بدون اعتبارات الدخول/الخروج الخاصة، فإن جدار الطلاء سيهويه على الأرجح أو يتلف. تعتمد سلامة الهيكل لنقطة مثقبة على كونها أسطوانة مستمرة. بمجرد أن تقطع تلك الأسطوانة إلى نصفين بدون احتياطات، يفقد نصف الأسطوانة المتبقي قوته الحلقية. بدون خطوات عملية محددة لدعم ذلك الجدار المتبقي، فإن التشكيل المشوه لـ “الماكر” يؤدي إلى حافة هشة وخشنة قد لا تتقبل اللحام حتى. إنها اقتصاد زائف.

الأجهزة الموثوقة لا تأمل أن تتجاهل الآلة الفيزياء؛ فهي تزود بالبقاء من خلال التصميم. قم بتثبيت الوسائد، وحدد التشطيب، واكتب الملاحظة. لا يهتم مقطع الموجه بموعد نهائك، لكنه سيحترم شكل هندستك.