ما هو قالب PCB؟

قالب PCB (المعروف أيضًا باسم قالب معجون اللحام) عبارة عن صفيحة رقيقة من مادة، عادةً ما تكون من الفولاذ المقاوم للصدأ، مع فتحات مقطوعة بالليزر تتوافق مع وسادات اللحام على PCB. إنها أداة بالغة الأهمية في عملية تجميع تقنية التركيب السطحي (SMT).

تتمثل وظيفته الأساسية في نقل كميات دقيقة من معجون اللحام إلى وسادات اللحام الخاصة بـ PCB قبل وضع المكونات. عن طريق وضع القالب فوق اللوحة وتطبيق معجون اللحام باستخدام ممسحة، يتم إيداع المعجون فقط على الوسادات المقصودة، مما يضمن تطبيقًا متسقًا ودقيقًا وفعالًا وهو أمر ضروري للحصول على لحام عالي الجودة.

مما يتكون قالب PCB؟

تصنع قوالب PCB في المقام الأول من ثلاث مواد:

1.  الفولاذ المقاوم للصدأ (الأكثر شيوعًا): معيار الصناعة نظرًا لما يلي:

أ. المتانة: يتحمل الاستخدام والتنظيف المتكررين.

ب. الاستقرار: يحافظ على شكله تحت التوتر وأثناء التنظيف.

ج. قدرة الملعب الدقيق: يسمح بالقطع الدقيق بالليزر للفتحات الصغيرة جدًا.

د. فعالية التكلفة: يوفر توازنًا جيدًا بين الأداء والسعر.

2.  النيكل: يستخدم أحيانًا للقوالب المشكلة بالكهرباء (انظر أدناه). إنه أصعب وأكثر مقاومة للتآكل من الفولاذ المقاوم للصدأ ولكنه أيضًا أكثر تكلفة.

3.  البولي أميد (Kapton) / Mylar (بلاستيك): يستخدم للنماذج الأولية والإنتاج منخفض الحجم جدًا.

أ. الإيجابيات: رخيص جدًا وسريع الصنع.

ب. السلبيات: غير متين، ودقة ضعيفة، وعرضة للتمدد والتمزق. غير مناسب للمكونات ذات الملعب الدقيق أو بيئات الإنتاج.

أنواع قوالب PCB

كيف يتم تصنيع القوالب؟ (عملية القطع بالليزر)

يتضمن تصنيع القالب المقطوع بالليزر عدة خطوات رئيسية:

1.  التصميم (معالجة ملف CAM): يقوم مصمم PCB بتصدير ملف Gerber (عادةً طبقة "قناع المعجون"). يستخدم مصنع القالب برنامجًا متخصصًا لإعداد هذا الملف للقطع، وتعديل أحجام الفتحات إذا لزم الأمر للحصول على حجم المعجون الأمثل.

2.  القطع بالليزر: يقوم الليزر عالي الدقة بقطع الفتحات من صفيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ. هذه العملية يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر لتحقيق أقصى قدر من الدقة.

3.  التلميع الكهربائي: تتم معالجة القالب المقطوع كيميائيًا كهربائيًا لتنعيم جدران الفتحات. هذا يزيل خبث الليزر والنتوءات، مما يخلق سطحًا أملسًا لتحسين إطلاق معجون اللحام.

4.  التنظيف والفحص: يتم تنظيف القالب جيدًا ثم فحصه تحت المجهر للتأكد من أن جميع الفتحات نظيفة وسلسة وتتوافق مع المواصفات.

5.  التأطير: يتم شد صفيحة القالب النهائية وربطها في إطار معدني قوي (عادةً من الألومنيوم) للحفاظ عليها مسطحة ومستقرة أثناء عملية الطباعة.

كيفية اختيار قالب PCB الصحيح؟

يتضمن اختيار القالب المناسب تحقيق التوازن بين عدة عوامل:

1.  تصميم الفتحة: هذا هو العامل الأكثر أهمية. تحدد نسبة مساحة الفتحة إلى مساحة الجدار إطلاق المعجون.

ل نسبة المساحة: (مساحة فتحة الفتحة) / (مساحة جدار الفتحة). يوصى عمومًا بنسبة > 0.66 للحصول على إطلاق معجون جيد.

ل نسبة العرض إلى الارتفاع: (عرض الفتحة) / (سمك القالب). يوصى بنسبة > 1.5.

2.  سمك القالب: يحدد حجم معجون اللحام المترسب.

ل SMT القياسي (0603، الملعب 0.65 مم+): سمك 0.1 مم - 0.15 مم (4-6 مل).

ل الملعب الدقيق (ملعب 0.5 مم وما دونه): سمك 0.08 مم - 0.1 مم (3-4 مل).

ل التقنية المختلطة (المكونات الكبيرة): يتم استخدام قالب متدرج حيث تكون المنطقة الرئيسية رقيقة للملعب الدقيق، ولكن المنطقة الموجودة أسفل المكونات الكبيرة محفورة بشكل أرق (مثل 0.1 مم رئيسي، 0.15 مم متدرج).

3.  نوع القالب: اختر بناءً على مكوناتك (انظر "أنواع قوالب PCB" أعلاه).

ل مقطوع بالليزر + مصقول كهربائيًا: مناسب لـ 95٪ من التطبيقات.

ل مشكل بالكهرباء أو مطلي بالنانو: للتصميمات الأكثر تحديًا وعالية الكثافة.

4.  التأطير: تأكد من أن حجم الإطار يتطابق مع حامل طابعة القالب.

كيفية استخدام قالب PCB؟

تسمى عملية استخدام القالب بطباعة معجون اللحام:

1.  الإعداد: قم بتأمين PCB أسفل القالب في طابعة القالب. تتم محاذاة القالب بدقة باستخدام أنظمة الرؤية البصرية أو الدبابيس الميكانيكية بحيث تتطابق الفتحات تمامًا مع الوسادات الموجودة على اللوحة.

2.  التحميل: يتم تطبيق معجون اللحام في خط أمام شفرة (شفرات) الممسحة.

3.  الطباعة: تتحرك شفرة (شفرات) الممسحة عبر القالب بضغط لأسفل، مما يدفع معجون اللحام إلى الفتحات.

4.  الإطلاق: عندما تمر الممسحة وينفصل القالب عن PCB، يتم إطلاق معجون اللحام نظيفًا من الفتحات على الوسادات، مما يترك رواسب دقيقة.

5.  الفحص: غالبًا ما يتم إرسال اللوحة عبر آلة فحص معجون اللحام (SPI) للتحقق من حجم وارتفاع ومحاذاة رواسب المعجون قبل وضع المكونات.

6.  التنظيف: يتم تنظيف القالب (يدويًا أو تلقائيًا) لإزالة بقايا المعجون من السطح والفتحات قبل دورة الطباعة التالية لمنع الانسداد.