الصفحة الرئيسية > تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة > الحفر والطلاء الكامل > مَجْرَى الجوانب المعدني
الطلاء الجانبي، الذي نتحدث عنه كثيرًا في صناعة الدوائر المطبوعة (PCB)، له اسم أكثر وضوحًا يُسمى "الطلاء النحاسي الحافة"، ويُطلق عليه أحيانًا اسم "التحصين". يمكنك تخيله كأنك تضع طبقة من "المعطف النحاسي" على "الجانب" اللوحة الدائرية - هذه الطبقة النحاسية لا تغطي السطح فحسب، بل تمتد من الطبقة العلوية من اللوحة الدائرية إلى الطبقة السفلية، مكونةً حزام توصيل كهربائي كامل على طول الحافة. هذه الطبقة النحاسية لا تغطي سطح الحافة بشكل بسيط، بل تكون متصلة تمامًا بالأغشية النحاسية الموصلة العلوية والسفلى الخاصة باللوحة الدائرية نفسها، مكونةً مسارًا توصيليًا يمتد عبر كامل سمك اللوحة. حتى في بعض التصاميم، يتم أيضًا تغطية حواف المناطق المحددة داخل اللوحة بنفس الطريقة، مثل حواف الأخاديد أو الشقوق أو المناطق المفصولة المُعدة مسبقًا داخل اللوحة الدائرية، حيث تُستخدم نفس طريقة المعالجة بالفلزات لجعل هذه الحواف الداخلية موصلة كهربائيًا. يمكن لهذا النوع من العلاج أن يحوّل حافة اللوحة الدائرية من إطار عازل كان يخدم في الأصل كدعامة فيزيائية فقط إلى هيكل موصل وظيفي يمكنه المشاركة في الاتصال الدائري.
بعد الانتهاء من هذه الطبقة من "الطلاء النحاسي"، يمكن إجراء معالجات سطحية متنوعة حسب الحاجة. على سبيل المثال، باستخدام عملية ENIG، يُغطى طبقة النحاس بطبقة رقيقة من الذهب لجعل التوصيل الكهربائي على الحواف أكثر استقرارًا ومقاومة الأكسدة أقوى؛ أو باستخدام عملية ENEPIG، تُضاف طبقة انتقالية من النيكل-البلاديوم بين الذهب والنحاس لتحسين الموثوقية بشكل أكبر؛ إذا كنت تبحث عن الجدوى الاقتصادية، فإن التسوية بالهواء الساخن (HASL) هي أيضًا خيار شائع. تغطية طبقة النحاس بحام مصهور لا تحمي النحاس فحسب، بل تسهل أيضًا عملية اللحام اللاحقة.
في تصميم وتصنيع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، فإن الطلاء الجانبي ليس عملية عامة، بل هو حل دقيق يُستخدم لمواصفات وظيفية محددة. تكون مزاياه ذات أهمية كبيرة في الحالات التالية:
على سبيل المثال، في وحدات الترددات الراديوية، يمكن أن يساعد طلاء النحاس الجانبي في تقليل المعاوقة وجعل انتقال إشارات التردد العالي أكثر استقرارًا.
على سبيل المثال، في توصيل لوحة الاستشعار الفرعية مع اللوحة الأم، يمكن استخدام الطلاء النحاسي الجانبي مباشرةً كـ"اتصال مكشوف"، وعند دمجه مع تصميم فتحة الكارت في اللوحة الأم، يمكن إتمام نقل الإشارة والطاقة دون الحاجة إلى وصلات إضافية، مما يبسط الهيكل ويوفّر المساحة.
في حالة الدوائر المطبوعة التي تحتاج إلى التوصيل المتكرر أو قد تتعرض لقوى جانبية، يمكن أن يعمل الطلاء النحاسي الجانبي كـ"هيكل معدني" يعزز قوة الحافة. إن اتحاده الوثيق مع الطبقة الأساسية يمكن أن يقلل من خطر تشقق الحافة وانفصال الطبقات، وهو مناسب بشكل خاص لتحسين متانة الدوائر المطبوعة الرقيقة (السماكة ≤ 0.8 ملم).
في التصميم الوحدوي، يجب توصيل اللوحة الفرعية باللوحة الأم بسرعة واستقرار. يمكن للطلاء النحاسي الجانبي أن يحل محل رؤوس الدبوس التقليدية ويحقق وظيفة "التركيب والتشغيل" من خلال اللحام الحافة أو التثبيت. هذا التصميم لا يوفر الكفاءة في التجميع فحسب، بل يمنع أيضًا مشكلة الاتصال الضعيف الناتجة عن رؤوس الدبوس المبتعدة.
عندما تحتاج حافة اللوحة المطبوعة (PCB) إلى اللحام والتثبيت (مثل التوصيل مع غلاف معدني أو مبدد حراري)، يمكن للطلاء النحاسي الجانبي أن يوفر قاعدة لحام أكثر موثوقية. سطحه المعدني المسطح يضمن التصاق اللحام بشكل موحد، ويمنع حدوث لحام بارد أو انفصال، خاصة في لحام الآلات، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة التجميع.
يعتمد تأثير الطلاء النحاسي على الجانب بشكل كبير على التحكم في التفاصيل في مرحلة التصميم. ولضمان إمكانية تنفيذ العملية والجودة النهائية، يجب تحديد مساحة التمعدن بشكل واضح من خلال "تداخل طبقة النحاس" في تصميم الـ CAD، ويجب اتباع القواعد الأساسية التالية بدقة:
يمكن لهذا التصميم أن يضمن تغطية مستمرة لطبقة النحاس من السطح إلى الجانب أثناء عملية التحليل الكهربائي، وتجنب "الأعطال" - تمامًا كما تحتاج الطوب إلى أن تكون متعاقبة ومتشابكة لتكون مستقرة عند بناء جدار، فإن تداخل طبقة النحاس هو الضمان الأساسي لأداء التوصيل الكهربائي للجانب.
هذا الجزء من سلك النحاس يعادل "قسم امتداد السلك"، مما يضمن انتقال التيار بسلاسة من داخل اللوحة الدوائرية المطبوعة (PCB) إلى منطقة الطلاء النحاسي على الجانب، وتجنب مقاومة زائدة أو توهين الإشارة بسبب اتصال ضيق للغاية.
هذا التصميم يمنع عن طريق الخطأ اتصال طبقة النحاس في المنطقة غير الوظيفية بطلاء الجانب النحاسي لتجنب خطر حدوث دائرة قصر. وفي الوقت نفسه، يوفر مساحة تشغيلية لمعالجة الحافة (مثل القطع والصنفرة) لضمان عدم التأثير على دقة الطلاء النحاسي على الجانب.
بفضل هيكلها الفريد "الحافة المعادننة"، يُظهر الطلاء الجانبي قيمة لا يمكن تعويضها في تحسين أداء اللوحة الدوائرية المطبوعة (PCB) وموثوقيتها، خاصة في الأجهزة الإلكترونية عالية الجودة:
في الدوائر ذات التردد العالي، مثل وحدات RF ومعدات الاتصالات 5G، يمكن أن تشكل الطبقة النحاسية على الجانب حائطًا غير مرئي مع طبقة الأرضية في الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات لحجب التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي (EMI) وتقليل إشعاع الإشارات الداخلية. يمكن لهذا التصميم أن يقلل بشكل كبير من تداخل الإشارات ويحافظ على تشغيل الدائرة بشكل مستقر في بيئة كهرومغناطيسية معقدة.
للدوائر الحساسة، مثل وحدات الاستشعار في الأجهزة الطبية، يمكن أن تحوّل الطبقة النحاسية على الجانب حافة الدائرة المطبوعة إلى "حد درعي" وتُشكّل مع تصميم الدرع الداخلي مساحة عزل إشارات شاملة. هذا يعني أنه يصعب على الإشارات العشوائية الخارجية الاختراق، كما يسهل الحفاظ على الإشارات الأساسية الداخلية من التسرب، مما يوفر بيئة عمل نقية للدوائر عالية الدقة.
المكونات الإلكترونية حساسة للغاية للكهرباء الساكنة، ويمكن استخدام الطلاء النحاسي على الجانب كـ"ممر لتفريغ الشحنات الكهروستاتيكية" لتوجيه التفريغ الآمن للشحنات الساكنة المتراكمة أثناء النقل والتجميع، مما يقلل من خطر حدوث تلف في المكونات بسبب الشحنات الكهروستاتيكية. هذه الحماية تكون بالغة الأهمية خاصةً بالنسبة للوحات عارية دون حماية الغلاف أو الوحدات التي يتم توصيلها وفصلها بشكل متكرر.
وباعتبارها الوسيط الرئيسي للاتصال الحافة، يمكن استخدام الطبقة النحاسية على الجانب مباشرةً كنقطة تلامس للحام، كما يمكن استخدامها بالاقتران مع فتحة الكارت لتحقيق التثبيت الميكانيكي والاتصال الكهربائي المتكامل. لا تُبسط هذه التصميمات عملية التركيب فحسب، بل تحسّن أيضًا مقاومة الاهتزاز ومتانته من خلال الجمع الوثيق بين المعادن، مما يقلل الأعطال الناتجة عن الاتصال غير الجيد.
على الرغم من أن الطلاء النحاسي الجانبي يمكن أن يحسن أداء الدوائر المطبوعة بشكل ملحوظ، إلا أنه يخضع لقيود تفرضها خصائص عملية التصنيع. ويجب تجنب المخاطر المحتملة مسبقًا خلال مرحلة التصميم لضمان إمكانية تنفيذ العملية:
في تصنيع الدوائر المطبوعة، يجب تثبيت اللوحة على اللوحة الإنتاجية لضمان دقة المعالجة، مما يؤدي إلى عدم قدرة الطلاء النحاسي الجانبي على تغطية طول الحافة بالكامل. ولهذا يجب توفير منطقة فارغة في موقع التوصيل المقابل. ويجب تحديد عرض هذه المنطقة الفارغة وفقًا لتصميم التثبيت في اللوحة الإنتاجية، وعادةً ما يتم التحكم في العرض ليكون بين 2 إلى 5 مم.
يجب إكمال معالجة التغطية المعدنية لطلاء النحاس الجانبي قبل عملية الطلاء الكهربائي للثقوب المعدنية (PTH)، حيث يمكن أن يؤدي عملية فصل اللوح باستخدام قطع V إلى تدمير طبقة النحاس الجانبية المُشكَّلة، مما يسبب تشقق الطلاء أو سقوطه. لذا، يجب تجنب استخدام قطع V في فصل لوحات الدوائر المطبوعة التي تحتوي على طلاء نحاس جانبي. يُوصى باستخدام عملية فصل الألواح باستخدام القالب (Gong plate) لضمان سلامة طلاء الحافة.
يجب أن تكون معالجة سطح منطقة النحاس المجلفن على الجانب تميل إلى استخدام طلاء الغمر بالذهب أو الغمر بالفضة. يمكن لهذين الإجراءين تشكيل طبقة حماية موحدة وكثيفة على سطح طبقة النحاس لتجنب الأكسدة، دون التأثير على أداء اللحام. إذا تم استخدام طرق أخرى مثل HASL، فقد تقل موثوقية الاتصال الحافة بسبب عدم انتظام سمك الطلاء.
في نفس الوقت، يتطلب تصميم ماسك اللحام "فتحة ماسك اللحام" للمنطقة المطلية بالنحاس على الجانب لضمان تعرض السطح المعدني بشكل مباشر لتحقيق الاتصال التوصيلي. ولتجنب الغموض، يُوصى بإضافة ملاحظات نصية واضحة في ملف التصميم تشير إلى نطاق الطلاء النحاسي على الجانب، ونوع المعالجة السطحية ومتطلبات الاتصال، بحيث يمكننا تنفيذه بدقة.
لوحات الدوائر الكهربائية على أساس النحاس
دوائر كهربائية بطبقة نحاس سميكة
فتحات معدنية مُجَوَّفة
اختبار PCB
EN
