في بداية التصميم الجديد ، تم قضاء معظم الوقت في تصميم الدوائر واختيار المكونات ، و PCB غالبًا ما لم يتم النظر في التخطيط ومرحلة الأسلاك بشكل شامل بسبب نقص الخبرة. يمكن أن يؤدي عدم تخصيص الوقت والجهد الكافيين لتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور ومرحلة التوجيه للتصميم إلى مشاكل في مرحلة التصنيع أو عيوب وظيفية عند انتقال التصميم من المجال الرقمي إلى الواقع المادي. إذن ما هو المفتاح لتصميم لوحة دوائر أصلية على الورق وفي الشكل المادي؟ دعنا نستكشف أهم خمسة إرشادات لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لنعرف عند تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور عملي وقابل للتصنيع.

1 – ضبط تخطيط المكون الخاص بك

تعد مرحلة وضع المكونات في عملية تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور علمًا وفنًا على حد سواء ، وتتطلب دراسة استراتيجية للمكونات الأساسية المتاحة على السبورة. في حين أن هذه العملية قد تكون صعبة ، فإن الطريقة التي تضع بها الإلكترونيات ستحدد مدى سهولة تصنيع اللوحة ومدى استيفائها لمتطلبات التصميم الأصلية.

في حين أن هناك ترتيبًا عامًا عامًا لوضع المكونات ، مثل الوضع المتسلسل للموصلات ، ومكونات تركيب ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، ودوائر الطاقة ، والدوائر الدقيقة ، والدوائر الحرجة ، وما إلى ذلك ، هناك أيضًا بعض الإرشادات المحددة التي يجب وضعها في الاعتبار ، بما في ذلك:

الاتجاه – سيساعد التأكد من وضع المكونات المماثلة في نفس الاتجاه على تحقيق عملية لحام فعالة وخالية من الأخطاء.

التنسيب – تجنب وضع المكونات الأصغر خلف المكونات الأكبر حيث قد تتأثر بلحام المكونات الأكبر.

التنظيم – يوصى بوضع جميع مكونات التثبيت السطحي (SMT) على نفس الجانب من اللوحة ووضع جميع مكونات الفتحات (TH) أعلى اللوحة لتقليل خطوات التجميع.

أحد المبادئ التوجيهية النهائية لتصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور – عند استخدام مكونات تقنية مختلطة (مكونات من خلال الفتحة وتركيب السطح) ، قد تتطلب الشركة المصنعة عمليات إضافية لتجميع اللوحة ، مما سيضيف إلى التكلفة الإجمالية.

الاتجاه الجيد لمكونات الرقاقة (يسار) والتوجيه السيئ لمكونات الرقاقة (يمين)

وضع مكون جيد (يسار) ووضع مكون سيئ (يمين)

رقم 2 – التنسيب المناسب للطاقة ، والتأريض ، وأسلاك الإشارة

بعد وضع المكونات ، يمكنك بعد ذلك وضع مصدر الطاقة ، والتأريض ، وأسلاك الإشارة للتأكد من أن الإشارة لها مسار نظيف وخالٍ من المتاعب. في هذه المرحلة من عملية التخطيط ، ضع في اعتبارك الإرشادات التالية:

حدد موقع مصدر الطاقة وطبقات مستوى التأريض

يوصى دائمًا بوضع طبقات الإمداد بالطاقة والطبقة الأرضية داخل اللوحة بينما تكون متماثلة ومتمركزة. يساعد هذا في منع الانحناء للوحة الدائرة ، وهو أمر مهم أيضًا إذا تم وضع مكوناتك بشكل صحيح. لتشغيل IC ، يوصى باستخدام قناة مشتركة لكل مصدر طاقة ، وضمان عرض ثابت وثابت للأسلاك ، وتجنب توصيلات الطاقة سلسلة Daisy من جهاز إلى جهاز.

يتم توصيل كبلات الإشارة من خلال الكابلات

بعد ذلك ، قم بتوصيل خط الإشارة وفقًا للتصميم في الرسم التخطيطي. يوصى دائمًا باتخاذ أقصر مسار ممكن ومسار مباشر بين المكونات. إذا كانت مكوناتك بحاجة إلى وضعها أفقيًا دون انحياز ، فمن المستحسن أن تقوم بتوصيل مكونات اللوحة بشكل أفقي حيث تخرج من السلك ثم توصيلها عموديًا بعد خروجها من السلك. سيؤدي هذا إلى تثبيت المكون في وضع أفقي حيث ينتقل اللحام أثناء اللحام. كما هو موضح في النصف العلوي من الشكل أدناه. قد تتسبب أسلاك الإشارة الموضحة في الجزء السفلي من الشكل في انحراف المكون أثناء تدفق اللحام أثناء اللحام.

الأسلاك الموصى بها (تشير الأسهم إلى اتجاه تدفق اللحام)

الأسلاك غير الموصى بها (تشير الأسهم إلى اتجاه تدفق اللحام)

تحديد عرض الشبكة

قد يتطلب تصميمك شبكات مختلفة تحمل تيارات مختلفة ، والتي ستحدد عرض الشبكة المطلوب. بالنظر إلى هذا المطلب الأساسي ، يوصى بتوفير عرض 0.010 “(10mil) للإشارات التناظرية والرقمية الحالية المنخفضة. عندما يتجاوز تيار الخط 0.3 أمبير ، يجب توسيعه. إليك آلة حاسبة مجانية لعرض الخط لتسهيل عملية التحويل.

رقم ثلاثة. – الحجر الصحي الفعال

ربما تكون قد جربت كيف يمكن أن تتداخل ارتفاعات الجهد والتيار الكبيرة في دوائر إمداد الطاقة مع دوائر التحكم في التيار المنخفض الجهد. لتقليل مشاكل التداخل هذه ، اتبع الإرشادات التالية:

العزل – تأكد من أن كل مصدر طاقة يبقى منفصلاً عن مصدر الطاقة ومصدر التحكم. إذا كان يجب عليك توصيلها معًا في PCB ، فتأكد من أنها قريبة من نهاية مسار الطاقة قدر الإمكان.

التخطيط – إذا كنت قد وضعت مستوى أرضيًا في الطبقة الوسطى ، فتأكد من وضع مسار مقاومة صغير لتقليل مخاطر أي تداخل في دائرة الطاقة والمساعدة في حماية إشارة التحكم الخاصة بك. يمكن اتباع نفس الإرشادات للحفاظ على الفصل الرقمي والتناظري.

اقتران – لتقليل الاقتران السعوي بسبب وضع طائرات أرضية كبيرة وأسلاك فوقها وأسفلها ، حاول محاكاة الأرض فقط من خلال خطوط الإشارة التناظرية.

أمثلة على عزل المكونات (رقمي وتناظري)

رقم 4 – حل مشكلة الحرارة

هل عانيت من قبل من تدهور في أداء الدائرة أو حتى تلف في لوحة الدائرة بسبب مشاكل الحرارة؟ نظرًا لعدم وجود اعتبار لتبديد الحرارة ، كانت هناك العديد من المشكلات التي يعاني منها العديد من المصممين. فيما يلي بعض الإرشادات التي يجب وضعها في الاعتبار للمساعدة في حل مشاكل تبديد الحرارة:

تحديد المكونات المزعجة

تتمثل الخطوة الأولى في البدء في التفكير في المكونات التي ستبدد أكبر قدر من الحرارة من اللوحة. يمكن القيام بذلك عن طريق إيجاد مستوى “المقاومة الحرارية” أولاً في ورقة بيانات المكون ثم اتباع الإرشادات المقترحة لنقل الحرارة المتولدة. بالطبع ، يمكنك إضافة مشعات ومراوح تبريد للحفاظ على برودة المكونات ، وتذكر إبقاء المكونات المهمة بعيدًا عن أي مصادر حرارة عالية.

أضف وسادات الهواء الساخن

تعد إضافة وسادات الهواء الساخن مفيدة جدًا للوحات الدوائر القابلة للتلفيق ، فهي ضرورية للمكونات ذات المحتوى النحاسي العالي وتطبيقات اللحام الموجي على لوحات الدوائر متعددة الطبقات. نظرًا لصعوبة الحفاظ على درجة حرارة العملية ، يوصى دائمًا باستخدام وسادات الهواء الساخن على مكونات الفتحات لجعل عملية اللحام بسيطة قدر الإمكان عن طريق إبطاء معدل تبديد الحرارة عند دبابيس المكونات.

كقاعدة عامة ، قم دائمًا بتوصيل أي ثقب أو ثقب متصل بالأرض أو مستوى الطاقة باستخدام وسادة الهواء الساخن. بالإضافة إلى وسادات الهواء الساخن ، يمكنك أيضًا إضافة قطرات مسيلة للدموع في موقع خط توصيل الوسادة لتوفير دعم إضافي للرقائق النحاسية / المعدنية. سيساعد هذا في تقليل الإجهاد الميكانيكي والحراري.

اتصال وسادة الهواء الساخن النموذجي

علم الوسادة الهوائية الساخنة:

غالبًا ما يواجه العديد من المهندسين المسؤولين عن Process أو SMT في المصنع طاقة كهربائية تلقائية ، مثل عيوب اللوحة الكهربائية مثل الفراغ التلقائي أو إزالة الترطيب أو التبول البارد. بغض النظر عن كيفية تغيير ظروف العملية أو تعديل درجة حرارة فرن اللحام ، فهناك نسبة معينة من القصدير لا يمكن لحامها. ما يجري بحق الجحيم هنا؟

بصرف النظر تمامًا عن مشكلة أكسدة المكونات ولوحات الدوائر ، تحقق من عودتها بعد أن يأتي جزء كبير جدًا من سوء اللحام الحالي من تصميم الأسلاك (التخطيط) للوحة الدائرة ، وأحد أكثرها شيوعًا هو مكونات بعض أقدام اللحام المتصلة بالصفائح النحاسية ذات المساحة الكبيرة ، هذه المكونات بعد أقدام اللحام اللحام بالتدفق ، قد تتسبب بعض المكونات الملحومة يدويًا أيضًا في حدوث مشاكل في اللحام أو الكسوة بسبب مواقف مماثلة ، حتى أن البعض يفشل في لحام المكونات بسبب التسخين الطويل جدًا.

غالبًا ما يحتاج PCB العام في تصميم الدائرة إلى وضع مساحة كبيرة من رقائق النحاس كمصدر للطاقة (Vcc أو Vdd أو Vss) والأرضي (GND ، أرضي). عادة ما تكون هذه المساحات الكبيرة من رقائق النحاس متصلة مباشرة ببعض دوائر التحكم (ICS) ودبابيس المكونات الإلكترونية.

لسوء الحظ ، إذا أردنا تسخين هذه المساحات الكبيرة من رقائق النحاس لدرجة حرارة ذوبان القصدير ، فعادةً ما يستغرق الأمر وقتًا أطول من الوسادات الفردية (التسخين أبطأ) ، ويكون تبديد الحرارة أسرع. عندما يتم توصيل أحد طرفي هذه الأسلاك النحاسية الكبيرة بمكونات صغيرة مثل المقاومة الصغيرة والسعة الصغيرة ، والطرف الآخر ليس كذلك ، فمن السهل مشاكل اللحام بسبب عدم تناسق ذوبان القصدير ووقت التصلب ؛ إذا لم يتم ضبط منحنى درجة حرارة اللحام المعاد تدفقه جيدًا ، وكان وقت التسخين المسبق غير كافٍ ، فمن السهل أن تسبب أقدام اللحام لهذه المكونات المتصلة بورق نحاسي كبير مشكلة اللحام الافتراضي لأنها لا تستطيع الوصول إلى درجة حرارة انصهار القصدير.

أثناء اللحام اليدوي ، ستتبدد مفاصل اللحام الخاصة بالمكونات المتصلة برقائق نحاسية كبيرة بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا تكتمل خلال الوقت المطلوب. العيوب الأكثر شيوعًا هي اللحام واللحام الافتراضي ، حيث يتم لحام اللحام فقط بدبوس المكون ولا يتم توصيله بلوحة لوحة الدائرة. من المظهر ، سيشكل مفصل اللحام بالكامل كرة ؛ علاوة على ذلك ، يقوم المشغل بلحام أقدام اللحام على لوحة الدائرة وزيادة درجة حرارة مكواة اللحام باستمرار ، أو التسخين لفترة طويلة جدًا ، بحيث تتجاوز المكونات درجة حرارة المقاومة للحرارة وتتلف دون علم بذلك. كما هو مبين في الشكل أدناه.

نظرًا لأننا نعرف نقطة المشكلة ، يمكننا حل المشكلة. بشكل عام ، نحن نطلب ما يسمى بتصميم وسادة الإغاثة الحرارية لحل مشكلة اللحام الناتجة عن أقدام اللحام لعناصر توصيل رقائق نحاسية كبيرة. كما هو موضح في الشكل أدناه ، فإن الأسلاك الموجودة على اليسار لا تستخدم وسادة الهواء الساخن ، في حين أن الأسلاك الموجودة على اليمين تعتمد اتصال وسادة الهواء الساخن. يمكن ملاحظة أنه لا يوجد سوى عدد قليل من الخطوط الصغيرة في منطقة التلامس بين الوسادة والرقائق النحاسية الكبيرة ، والتي يمكن أن تحد بشكل كبير من فقدان درجة الحرارة على الوسادة وتحقيق تأثير لحام أفضل.

رقم 5 – تحقق من عملك

من السهل أن تشعر بالإرهاق في نهاية مشروع التصميم عندما تنفخ وتنفخ كل القطع معًا. لذلك ، فإن التحقق مرتين وثلاث مرات من جهد التصميم الخاص بك في هذه المرحلة يمكن أن يعني الفرق بين نجاح التصنيع والفشل.

للمساعدة في إكمال عملية مراقبة الجودة ، نوصيك دائمًا بالبدء بفحص القواعد الكهربائية (ERC) وفحص قاعدة التصميم (DRC) للتحقق من أن التصميم الخاص بك يلبي تمامًا جميع القواعد والقيود. باستخدام كلا النظامين ، يمكنك بسهولة التحقق من عرض الخلوص وعرض الخطوط وإعدادات التصنيع الشائعة ومتطلبات السرعة العالية والدوائر القصيرة.

عندما ينتج عن ERC و DRC نتائج خالية من الأخطاء ، يوصى بالتحقق من توصيلات كل إشارة ، من التخطيطي إلى ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، خط إشارة واحد في كل مرة للتأكد من عدم فقد أي معلومات. أيضًا ، استخدم إمكانات الفحص والإخفاء الخاصة بأداة التصميم الخاصة بك للتأكد من أن مادة تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور تتوافق مع التخطيطي الخاص بك.