يُعدّ حفر لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) العملية الأكثر تكلفةً واستهلاكًا للوقت في تصنيعها. يجب تنفيذ عملية حفر لوحات الدوائر المطبوعة بعناية، لأن أي خطأ بسيط قد يؤدي إلى خسائر فادحة. تُعد عملية الحفر الخطوة الأهم في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، فهي تُشكّل أساس الترابط بين فتحات التثقيب والطبقات المختلفة، مما يجعل مهارات الحفر بالغة الأهمية.تقنيات حفر لوحة الدوائر المطبوعة
هناك نوعان أساسيان من تقنيات حفر PCB: الحفر الميكانيكي والحفر بالليزر.
الحفر الميكانيكي أقل دقةً ولكنه سهل التنفيذ. تتضمن هذه التقنية استخدام رؤوس حفر ميكانيكية. يبلغ الحد الأدنى لحجم الثقوب التي تُنتجها هذه الرؤوس حوالي 6 مل (0.006 بوصة). قيود الحفر الميكانيكي: عند استخدامه على مواد أكثر ليونة مثل FR4، يمكن استخدام المثاقب الميكانيكية لحوالي 800 دورة. أما بالنسبة للمواد ذات الكثافة العالية، فقد ينخفض عمرها الافتراضي إلى 200 دورة. إذا أغفل مصنعو لوحات الدوائر المطبوعة هذا الجانب، فقد يؤدي ذلك إلى ثقوب غير صحيحة، مما يؤدي إلى تلف لوحة الدوائر.من ناحية أخرى، يمكن للحفر بالليزر إنشاء ثقوب أصغر. الحفر بالليزر هو عملية غير تلامسية حيث لا تتلامس قطعة العمل والأداة مع بعضها البعض. يتم استخدام شعاع الليزر لإزالة المواد من لوحة الدائرة وإنشاء ثقوب دقيقة، مما يسمح بالتحكم بسهولة في عمق الحفر. يتم استخدام تقنية الليزر لحفر فتحات عميقة يمكن التحكم فيها بسهولة، مما يتيح الحفر الدقيق للثقوب التي يبلغ قطرها الأدنى 2 مل (0.002 بوصة). قيود الحفر بالليزر تصنع لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) من النحاس والألياف الزجاجية والراتنجات، والتي لها خصائص بصرية مختلفة، مما يجعل من الصعب على شعاع الليزر اختراق لوحة الدائرة بشكل فعال. الحفر بالليزر، في هذه الحالة، يأتي أيضًا بتكاليف أعلى نسبيًا.عملية حفر لوحة الدوائر المطبوعة
بالنسبة لمهندسي لوحات الدوائر المطبوعة، يُعد فهم تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة أمرًا بالغ الأهمية عند تصميمها. يضمن هذا أن يكون تصميم لوحة الدوائر المطبوعة قابلاً للتصنيع وموثوقًا به. في المقابل، فإن مراعاة عمليات التصنيع أثناء التصميم يمكن أن يقلل التكاليف ويسمح بتسليم المنتج في الوقت المناسب. بعد عملية التصفيح، تُحمل اللوحة متعددة الطبقات على لوحة مادة الخروج لآلة الحفر. تقلل مادة الخروج من تكوين النتوءات. النتوءات هي نتوءات من النحاس تتشكل عندما يخترق محور الحفر اللوحة. فوق هذه اللوحة، تُرص طبقات إضافية وتُحاذى بعناية. وأخيرًا، تُوضع طبقة من رقائق الألومنيوم فوق الرصة بأكملها. تمنع رقائق الألومنيوم النتوءات الداخلة وتُبدد الحرارة الناتجة عن الدوران السريع لريشة الحفر. بمجرد حفر العدد المطلوب من الثقوب، تُرسل لوحة الدائرة إلى عملية إزالة النتوءات والتنظيف. نظرًا للأهمية الحاسمة لجودة الحفر، يجب مراعاة هندسة الأدوات. يُعد الفولاذ عالي السرعة (HSS) وكربيد التنغستن (WC) من مواد رؤوس الحفر الشائعة الاستخدام لحفر المواد المركبة. أثناء معالجة البوليمر المقوى بألياف الزجاج (GFRP)، تُطيل أدوات السبائك الصلبة عمرها الافتراضي. تُستخدم رؤوس الثقب المصنوعة من السبائك الصلبة عادةً لحفر لوحات الدوائر المطبوعة.- زاوية النقطة وزاوية الحلزون
تبلغ زاوية رأس مثقاب لوحة الدوائر المطبوعة ١٣٠ درجة، وتتراوح زاوية الحلزون بين ٣٠ و٣٥ درجة. تقع زاوية الحلزون عند طرف المثقاب، وتُقاس بين أبرز حواف القطع. أما زاوية الحلزون فهي الزاوية على جانب المثقاب عند التقاطع.
- آلة الحفر ذات التحكم الرقمي (NC)
آلة الحفر CNC هي آلة مبرمجة مسبقًا تعمل بالتحكم الرقمي الحاسوبي (CNC). تُجرى عملية الحفر بناءً على إدخال إحداثيات XY في نظام CNC. يدور المغزل بسرعة دوران عالية لضمان دقة الحفر على اللوحة. عند دوران المغزل بسرعة عالية، تتولد حرارة بسبب الاحتكاك بين جدار الثقب والمغزل، مما يؤدي إلى ذوبان مكونات الراتنج على جدار الثقب وتلطيخ الراتنج. بعد حفر الثقوب المطلوبة، تُزال لوحات الدخول والخروج. هذه مجرد تفاصيل بسيطة عما يحدث في الورشة. بخلاف عمليات الحفر والطلاء، لا توجد مدة محددة لعمليات الحفر. يختلف وقت الحفر في الورشة حسب حجم الثقوب المراد حفرها.
جانبان مهمان لحفر لوحة الدوائر المطبوعة
تشير نسبة العرض إلى الارتفاع إلى إمكانية طلاء النحاس بفعالية داخل ثقب (فتحة). مع تناقص القطر وزيادة العمق، تُصبح عملية طلاء النحاس داخل الثقب مهمةً صعبة. يتطلب ذلك حوض طلاء كهربائي عالي الكفاءة في الطلاء الموحد، مما يسمح بتدفق السائل إلى الثقوب الصغيرة. نسبة العرض إلى الارتفاع (AR) = (عمق الثقب / قطر الحفرة). نسبة العرض إلى الارتفاع للفتحات هي 10:1، وللفتحات الدقيقة 0.75:1. عادةً، بالنسبة للوحة دارات مطبوعة سعة 62 مل، يمكن أن يكون الحد الأدنى لحجم الحفر 6 مل.تباعد النحاس-النحاس هو الفجوة المستوية بين حافة الثقب المثقوب وأقرب سمة نحاسية. يمكن أن تكون أقرب سمة نحاسية أثرًا نحاسيًا أو أي منطقة نحاسية نشطة أخرى. يُعد هذا عاملًا حاسمًا، إذ إن أي انحرافات صغيرة قد تؤدي إلى انقطاعات في الدائرة. تبلغ قيمة ثقب النحاس النموذجية حوالي 8 مل. الحد الأدنى للتباعد = عرض الحلقة الحلقية + تباعد سد قناع اللحام.تصنيف حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور
الثقب الموصل (PTH) هو فتحة موصلة تحمل الإشارات، مما يُمكّن من الربط بين طبقات لوحة الدائرة. يُستخدم لتثبيت المكونات بإحكام أثناء عملية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة. الثقوب الموصلة غير الموصلة (NPTH) هي ثقوب غير موصلة. لا تتمتع هذه الثقوب بمستويات تحمل، حيث لن تتناسب مع المكونات إذا كان حجم الثقب كبيرًا جدًا. يُعد حفر الثقوب في لوحة الدوائر المطبوعة مهمةً شاقةً تتطلب دقةً عاليةً والالتزام بقواعد تصميم محددة.ثقب مطلي (PTH)
حجم الفتحة النهائية (الحد الأدنى) = 0.006 بوصة حجم الحلقة الحلقية (الحد الأدنى) = 0.004 بوصة التباعد من الحافة إلى الحافة (من أي ميزة سطحية أخرى) (الحد الأدنى) = 0.009 بوصةثقب غير مطلي (NPTH)
حجم الفتحة النهائي (الحد الأدنى) = 0.006 بوصة المسافة من الحافة إلى الحافة (من أي ميزة سطحية أخرى) (الحد الأدنى) = 0.005 بوصةمخاطر حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور
بعد الاستخدام المتكرر، تصبح أدوات الحفر عرضة للتآكل والكسر، مما يؤدي إلى المشكلات التالية:- ضعف دقة تحديد موضع الحفرة
عندما لا يصل مثقاب الحفر إلى النقطة المطلوبة ويتحرك على نفس المحور، تتأثر الدقة. قد يؤدي الانحراف أثناء الحفر إلى تقاطع حلقات الثقب أو كسرها.- خشونة داخل الثقوب المحفورة
قد تؤدي الخشونة إلى طلاء نحاسي غير متساوٍ، مما يؤدي إلى فراغات هوائية وشقوق في البراميل. كما قد يتسرب محلول طلاء النحاس إلى جدران الثقوب، مما يُسبب انخفاضًا في مقاومة العزل.بسبب الحرارة المتولدة أثناء الحفر، قد يذوب الراتنج في لوحة الدائرة. يلتصق الراتنج المنصهر بجدران الثقب، مما يتسبب في تلطيخه. هذا بدوره يؤدي إلى ضعف طلاء النحاس وحدوث أعطال توصيلية بين فتحات الثقب والطبقات الداخلية للدائرة. تُزال بقايا الراتنج باستخدام محاليل كيميائية.يشير مصطلح "النتوء" إلى النتوء غير الضروري للنحاس من الثقوب بعد الحفر، والذي يحدث على الأسطح العلوية والسفلية للوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات.يمكن أن تؤدي ظروف الحفر غير المناسبة إلى ثني الطبقة الداخلية من النحاس، مما يؤدي إلى طلاء غير متساوٍ ومشاكل في التوصيل.يُعرف الفصل الجزئي لطبقات PCB بالانفصال، ويمكن أن يؤدي الحفر غير السليم إلى الانفصال.التدابير العلاجية
هذه عملية كيميائية تُستخدم لإزالة الراتنج المنصهر المترسب على جدران الثقوب. تُزيل هذه العملية الراتنج غير المرغوب فيه وتُعزز التوصيل الكهربائي عبر الفتحة.هذه عملية ميكانيكية لإزالة النتوءات البارزة من المعدن (النحاس)، والمعروفة باسم النتوءات. تُزال أي شظايا متبقية داخل الثقب من خلال عملية إزالة النتوءات، تليها عملية تنظيف متكررة.يمكن تجنب ذلك باستخدام الحفر بالليزر. كما ذكرنا سابقًا، أثناء الحفر بالليزر، لا تتلامس قطعة العمل مع الأداة، مما يمنع انفصال الطبقات.تقنيات حفر لوحة الدوائر المطبوعة
ثقوب دليل الحفر للحفر السليم
الخطوة الأولى قبل إجراء أي عملية حفر هي إنشاء ثقب توجيه. الهدف من ذلك هو منع ريشة الحفر من "التحرك"، أي أن الريشة تبدأ من موضع معين ثم تتحرك في اتجاه غير متوقع أثناء الحفر. يمكن عمل ثقب التوجيه يدويًا باستخدام ريش حفر صغيرة أو تلقائيًا باستخدام أداة تُسمى مثقابًا مكبسيًا. في حالة عمل ثقوب التوجيه باستخدام مثقاب مكبسي، تُسحب ريش الحفر واحدة تلو الأخرى من الأداة. يعتمد عدد ريش الحفر المستخدمة في هذه العملية على حجم لوحة الدوائر المطبوعة المراد حفرها. على سبيل المثال، إذا استُخدمت ريشة حفر بقطر 0.2 مليمتر، يمكن حفر ثقب واحد من أصل أربعة. عادةً ما تترك هذه العملية علامة معدنية صغيرة على لوحة الدوائر المطبوعة عند إزالة كل ريشة حفر.استخدم رؤوس الحفر الرأسية للوحة الدوائر المطبوعة للحفر بزاوية
يتطلب الحفر بزاوية رؤوس حفر متخصصة، تُباع عادةً في مجموعات بأحجام مختلفة. تشمل هذه الأحجام:
رؤوس مثقاب قياس الأسلاك: تستخدم للأسلاك التي يبلغ سمكها من 0.8 إلى 1 مليمتر.
رؤوس المثقاب الصغيرة: مناسبة للثقوب ذات السُمك أو القطر الذي يتراوح من 0.7 إلى 2 مليمتر، بما في ذلك الأشكال المسطحة والمستديرة.
رؤوس الحفر المتوسطة: يستخدم هذا النوع لحفر ثقوب بسمك أو قطر يتراوح من 2 إلى 10 ملليمترات، وعادة ما تشمل الأشكال المسطحة والمستديرة.
رؤوس المثقاب الكبيرة: تُستخدم هذه الرؤوس لحفر ثقوب بقطر 5 ملم أو أكبر. قد تكون مسطحة أو مستديرة، حسب الشركة المصنعة.
استخدم الحجم الصحيح لرؤوس المثقاب
من الضروري التأكد من أن رؤوس الحفر المستخدمة في لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) ذات حجم مناسب. إذا كان حجم رأس الحفر كبيرًا جدًا، فقد يتلف مكونات لوحة الدوائر أثناء الحفر. أما إذا كان صغيرًا جدًا، فلن يسمح بمرور الأسلاك عبر الفتحة المحفورة.استخدام رؤوس المثقاب بالسرعة والقوة المناسبتين
تُحدد قوة وسرعة مثقاب الحفر كفاءة الحفر على المعدن. الخيارات الأكثر شيوعًا هي:
رؤوس الحفر عالية السرعة: يمكن لهذا النوع من رؤوس الحفر الحفر عبر المعدن بسرعة وكفاءة، ولكن الاستخدام المطول في جلسة واحدة قد يؤدي إلى حدوث مشكلات.
رؤوس الحفر الفولاذية عالية السرعة: تُستخدم هذه الأنواع في عمليات الحفر الأكبر وتكون مناسبة لحفر لوحات دوائر مطبوعة متعددة وليست سميكة جدًا.
رؤوس الحفر المطلية: تستخدم هذه الرؤوس في عمليات حفر وطلاء لوحات الدوائر، وكذلك في الحفر على الصفائح السميكة أو بالاشتراك مع مطرقة هوائية عالية التردد.
استخدام آلة الحفر
آلة الحفر هي الخيار الأمثل لضمان حفر ثقوب دقيقة للغاية. كفاءتها في الحفر أعلى بأربع مرات على الأقل من المثاقب اليدوية، وتستخدم عادةً رؤوس حفر مطابقة للمعايير الصناعية.فهم تشغيل آلة الحفر
تختلف آلات الحفر باختلاف تكلفتها وقدراتها، ولكنها جميعًا تعمل بتطبيق مقدار الضغط المناسب لحفر المعدن. كلما زاد الضغط المطبق، زادت سرعة الحفر. هناك أنواع مختلفة من الحفر، مثل "الحفر المتقاطع"، و"الحفر الغاطس"، و"فتحات التهوية"، و"الحفر المشطوب". أكثر أنواع آلات الحفر شيوعًا هو الذي يحتوي على لوحة رأسية (تحفر في صفيحة معدنية بزاوية معينة). عند استخدام هذا النوع، تأكد من أن رأس الحفر متجه لأعلى وأن زاوية الحفر تطابق ثقوب لوحة الدوائر المطبوعة.استخدام آلة الحفر لحفر لوحات الدوائر المطبوعة
يمكن استخدام آلة الحفر في كل مرحلة من مراحل حفر لوحة الدوائر المطبوعة، خاصةً عند الحاجة إلى حفر دقيق. مع أن إعداد آلة الحفر يستغرق بعض الوقت، إلا أنها تُحقق نتائج ممتازة عند استخدامها بشكل صحيح.كن حذرا عند حفر الثقوب
قد يكون حفر ثقوب في لوحة الدوائر الكهربائية أمرًا صعبًا دون استخدام الأدوات والمواد المناسبة. خذ وقتك وتحلَّ بالصبر أثناء الحفر، فالتسرع في العملية قد يُتلف لوحة الدوائر. تأكد دائمًا من أن سرعة الحفر ليست عالية جدًا ولا بطيئة جدًا. من الضروري أيضًا ارتداء نظارات واقية أثناء الحفر لحماية رؤيتك.تنظيف لوحة الدوائر المطبوعة بعد استخدام مِثقاب الحفر
بعد الانتهاء من حفر لوحة الدائرة، من الضروري تنظيف الثقوب باستخدام فرشاة ومذيب. سيزيل المذيب أي بقايا معدنية قد تكونت أثناء عملية الحفر على لوحة الدائرة، مما يضمن استخدام لوحة الدائرة بكفاءة بعد الانتهاء.تطبيق اللحام على ثقوب الحفر
بعد الانتهاء من عملية حفر لوحة الدوائر المطبوعة، يجب وضع اللحام على الثقوب الجديدة وإذابتها باستخدام مكواة لحام ذات رأس صغير. لضمان التصاق اللحام جيدًا، مرر سلكًا عبر إحدى الثقوب وسخّنه. سيمنع هذا اللحام من التسرب من الثقب. ثم اضغط عليه برفق لضمان اتصال محكم. تأكد من عدم وجود أي شوائب أو خدوش صغيرة على لوحة الدوائر المطبوعة عند الحفر أو التشقق باستخدام مثقاب الحفر المناسب. في حال وجود أي شوائب أو خدوش على مثقاب الحفر، فقد يتسبب ذلك في حدوث مشاكل أثناء عملية الحفر ويؤدي إلى نتائج غير مرغوب فيها. فيما يتعلق بحفر لوحة الدوائر المطبوعة، إذا أُجريت العملية بشكل صحيح، يمكن إكمالها دون إتلاف مثقاب الحفر. ومع ذلك، في حال ملامسة الأجزاء الميكانيكية لثقاب الحفر أثناء تشغيل الآلة، فقد يتسبب ذلك في تلفها.تقنيات التحقق من حفر PCB DFM:
- يجب الحفاظ على نسبة العرض إلى الارتفاع إلى الحد الأدنى لتجنب تآكل مِثقاب الحفر.
- كلما زادت أحجام المثقاب، زادت حاجة المُصنِّع لاستخدام رؤوس مثقاب أكثر. في المقابل، يُقلِّل تقليل تنوع أحجام ثقوب الحفر من وقت الحفر.
- تأكد من أنك قمت بتحديد أنواع ثقوب الحفر (PTH/NPTH).
- التحقق من صحة مواقع/أبعاد ثقوب الحفر بين ملف الحفر والطباعة المصنعية.
- يجب التعامل مع الثقوب المغلقة التي يقل حجمها عن 0.006 بوصة.
- إذا كانت ثقوب الحفر والميزات الأخرى الموجودة على طبقة النحاس تقع خارج حدود لوحة الدائرة، فقم بتقليل حجم الثقب المطلي (PTH) لتلبية متطلبات نسبة العرض إلى الارتفاع الدنيا (A/R).
- بالنسبة للثقوب المطلية (PTH) ذات التفاوتات الأقل من +/- 0.002 بوصة وللثقوب غير المطلية (NPTH) ذات التفاوتات +/- 0.001 بوصة، أظهر الأقواس على الرسم التخطيطي للتصنيع لثقوب/فتحات حفر NPTH المفقودة أو مواضع الشق من ملف الحفر.
- أضف اللحام إلى فتحات الحفر.
- استخدم مثقابًا دقيقًا للحفر الدقيق.
- قم بتنظيف لوحة الدوائر المطبوعة بعد الحفر.
اكتسب المعرفة المبتكرة وارتقِ بمهاراتك في حفر لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) مع هذه التقنيات المتطورة. بتطبيق هذه الأساليب التسع الرائعة في مشاريعك، ستُطلق العنان لعالم من الدقة والكفاءة في عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة. كن سبّاقًا وشاهد تصاميمك تزدهر بثقوب حفر مُنفّذة بدقة، ممهّدًا الطريق لتوصيلات إلكترونية سلسة. ابدأ رحلتك نحو الكمال في مجال لوحات الدوائر المطبوعة اليوم، ودع الابتكار والخبرة يُرشدانك نحو نجاح منقطع النظير في عالم الدوائر الإلكترونية.
طوّر صناعة لوحات الدوائر المطبوعة لديك مع SprintPCB . SprintPCB شركة رائدة في مجال التكنولوجيا المتقدمة، متخصصة في تقديم خدمات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المتميزة لعملاء عالميين. بفضل خبرتنا الواسعة في هذا المجال وأسعارنا التنافسية، يمكنك التركيز على أهم عناصر مؤسستك. تواصل معنا اليوم لاستكشاف فرص التعاون واكتشف كيف يمكننا مساعدتك في تحقيق أهدافك.
الصفحة الرئيسية > موارد > المدونات > إتقان فن حفر لوحة الدوائر المطبوعة: 9 تقنيات رائعة 
المبنى A19 وC2، منطقة فوتشياو رقم 3، شارع فوهاي، منطقة باوآن، شنتشن، الصين 
+86 0755 2306 7700
لغة
