التعامل مع اللوحات وفصلها (Depanelization): تجنّب التشققات والديلاميناشن والهدر

النقاط الرئيسية

تعريف شامل: يشمل التعامل مع اللوحات وفصلها سير العمل الميكانيكي بأكمله، من نقل الألواح عبر خطوط SMT إلى فصل الوحدات الفردية دون إجهاد.
إدارة الإجهاد: المقياس الأساسي للنجاح هو قياس الإجهاد؛ فالانحناء المفرط أثناء الفصل يسبب تشققات دقيقة في المكثفات الخزفية.
اختيار الطريقة: غالبًا ما تستخدم السلع الاستهلاكية ذات الحجم الكبير طريقة القطع على شكل حرف V (V-scoring)، بينما تفضل القطاعات عالية الموثوقية التوجيه (routing) أو القطع بالليزر لتقليل الإجهاد الميكانيكي.
النظافة: يعد توليد الغبار أثناء الفصل وضع فشل حرج يتطلب استخراجًا نشطًا وتأيينًا.
تكامل التصميم: يبدأ الفصل الناجح في مرحلة التخطيط بوجود خلوص صحيح، وعلامات مرجعية (fiducials)، وفتحات أدوات.
التحقق: استخدم مقاييس الإجهاد والفحص البصري للتحقق من العملية قبل الإنتاج على نطاق واسع.

ماذا يعني التعامل مع اللوحات وفصلها حقًا (النطاق والحدود)

بينما تسلط النقاط الرئيسية الضوء على أهمية إدارة الإجهاد، فإن فهم النطاق الكامل لـ التعامل مع اللوحات وفصلها يتطلب النظر إلى دورة حياة التجميع بأكملها. إنها ليست مجرد الخطوة الأخيرة لقطع لوحة PCB إلى قطع. إنها عملية مستمرة من الدعم الميكانيكي والنقل والفصل تضمن السلامة الإلكترونية للمنتج النهائي. في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، نُعرّف هذه العملية بأنها إدارة القوى الفيزيائية المطبقة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) منذ لحظة دخولها خط التجميع وحتى إغلاقها في غلافها النهائي. إذا تم التعامل مع اللوحة بشكل غير صحيح أثناء النقل، أو إذا تسبب ملف إعادة التدفق للوحات الرقيقة في التواء، فمن المرجح أن تفشل خطوة الفصل اللاحقة.

يشمل النطاق ثلاث مراحل رئيسية:

النقل: تحريك اللوحة عبر الطابعات، وآلات الالتقاط والوضع (pick-and-place)، والأفران دون اهتزاز أو ترهل.
الدعم: ضمان بقاء لوحة الدوائر المطبوعة مسطحة أثناء الدورات الحرارية لمنع ظاهرة "شواهد القبور" للمكونات أو كسور اللحامات.
الفصل (Depaneling): الفصل المادي للوحة الدوائر المطبوعة الفردية عن لوحة التصنيع باستخدام وسائل ميكانيكية أو حرارية.

يؤدي تجاهل التفاعل بين هذه المراحل إلى "قتلة صامتين" مثل تشقق المكثفات الخزفية متعددة الطبقات (MLCC). غالبًا ما تجتاز هذه التشققات الاختبارات الكهربائية في المصنع ولكنها تفشل في الميدان بعد الدورات الحرارية. لذلك، فإن استراتيجية قوية لـ مناولة اللوحات وفصلها هي جانب غير قابل للتفاوض في التصميم للتصنيع (DFM).

المقاييس المهمة (كيفية تقييم الجودة)

بمجرد تحديد النطاق، يجب على المهندسين قياس النجاح باستخدام مقاييس محددة بدلاً من الملاحظات الذاتية. يوضح الجدول التالي المقاييس الحاسمة التي تستخدمها APTPCB لتقييم جودة عملية المناولة والفصل.

المقياس	الأهمية	النطاق النموذجي أو العوامل المؤثرة	كيفية القياس
الإجهاد الدقيق ($\mu\epsilon$)	يقيس الإجهاد الميكانيكي المنتقل إلى المكونات أثناء القطع. الإجهاد العالي يسبب تشققات في وصلات اللحام ومكثفات MLCC.	< 500 $\mu\epsilon$ آمن؛ > 1000 $\mu\epsilon$ عالي الخطورة. يعتمد على سمك اللوحة والمادة.	مستشعرات مقياس الإجهاد توضع بالقرب من خط القطع أثناء التشغيل التجريبي.
خشونة الحافة	يمكن أن تتداخل الحواف الخشنة مع ملاءمة الغلاف أو تسبب إصابة أثناء التجميع اليدوي.	انحراف < 50 ميكرومتر لليزر؛ < 100 ميكرومتر للتوجيه. القطع على شكل V يترك شبكة أكثر خشونة.	المجهر البصري أو آلة قياس الإحداثيات (CMM).
الدقة الأبعاد	يضمن أن لوحة الدوائر المطبوعة النهائية تتناسب مع الأغلفة أو التجهيزات الضيقة.	±0.1 مم للتوجيه؛ ±0.2 مم للقطع على شكل V. يتأثر بتآكل ريشة التوجيه.	الفرجار أو أنظمة الرؤية الآلية.
النظافة (الغبار)	الغبار الموصل من FR4 أو النحاس يمكن أن يسبب دوائر قصيرة.	حجم الجسيمات < 100 ميكرومتر. مستويات النظافة محددة بواسطة IPC-TM-650.	اختبار الشريط اللاصق أو تحليل عداد الجسيمات بعد التنظيف.
الإنتاجية (وحدة لكل ساعة)	تحدد كفاءة التكلفة لخط التصنيع.	وحدات لكل ساعة. القطع على شكل V هو الأسرع؛ الليزر هو الأبطأ ولكنه الأكثر دقة.	تحليل وقت الدورة لكل لوحة باستخدام ساعة توقيت.
عرض الشق	كمية المواد التي يتم إزالتها أثناء القطع؛ تؤثر على استخدام المواد.	0.3 مم (ليزر) إلى 2.5 مم (راوتر).	يقاس أثناء مرحلة تصميم اللوحة.
التشوه	الانحناء المفرط يمنع المناولة الآلية والقطع الدقيق.	< 0.75% من الطول القطري (معيار IPC).	قياس تداخل مواريه الظل أو مقياس الطاولة المسطحة.

إرشادات الاختيار حسب السيناريو (المقايضات)

يساعدنا فهم المقاييس على اختيار الطريقة الصحيحة، حيث تملي متطلبات المنتج المختلفة استراتيجيات مختلفة للمناولة وفصل اللوحات. لا يوجد حل "واحد يناسب الجميع".

السيناريو 1: الإلكترونيات الاستهلاكية عالية الحجم (مثل مشغلات LED، محركات أقراص USB)

الطريقة: V-Score (قاطع البيتزا).
المقايضة: هذه هي الطريقة الأسرع والأرخص. ومع ذلك، فإنها تترك حافة خشنة وتتطلب قطعًا مستقيمًا عبر اللوحة بأكملها. إنها تحدث إجهادًا ميكانيكيًا معتدلاً.
الأفضل لـ: اللوحات المستطيلة حيث لا تكون جودة الحافة حرجة.

السيناريو 2: السيارات أو الفضاء الجوي عالية الموثوقية

الطريقة: آلة الطحن (جهاز التوجيه).
المقايضة: أبطأ من طريقة V-scoring وتولد غبارًا كبيرًا. ومع ذلك، فإنها تحدث إجهادًا منخفضًا جدًا على المكونات وتسمح بأشكال معقدة.
الأفضل لـ: التجميعات ذات المكونات الحساسة بالقرب من الحافة أو الأشكال غير المنتظمة.

السيناريو 3: الأجهزة القابلة للارتداء والدوائر الصلبة المرنة

الطريقة: فصل اللوحات بالليزر فوق البنفسجي (UV Laser Depaneling).
المقايضة: تكلفة عالية للمعدات الرأسمالية وإنتاجية بطيئة. إنها توفر صفر إجهاد ميكانيكي ولا غبار (كربنة فقط).
الأفضل لـ: الركائز المرنة، التفاوتات الضيقة للغاية، أو عندما تكون المكونات < 0.5 مم من الحافة. السيناريو 4: لوحات الترددات الراديوية والميكروويف
الطريقة: النشر الدقيق أو جهاز التوجيه (الراوتر).
المفاضلة: مواد الترددات الراديوية (مثل PTFE) ناعمة ويمكن أن تتشوه. قد يؤدي القطع بالليزر إلى تغيير الخصائص العازلة عند الحافة.
الأفضل لـ: اللوحات التي تتطلب ضبط وتقليم الهوائي بعد الإنتاج، حيث تؤثر هندسة الحافة على أداء الإشارة.

السيناريو 5: النحاس الثقيل / إلكترونيات الطاقة

الطريقة: التثقيب (القطع بالقالب).
المفاضلة: تكلفة أدوات أولية عالية للقالب. يضع إجهاد صدمة عاليًا على اللوحة أثناء التثقيب.
الأفضل لـ: الأحجام الكبيرة جدًا من اللوحات البسيطة والمتينة حيث لا توجد مكونات خزفية حساسة.

السيناريو 6: النماذج الأولية والحجم المنخفض

الطريقة: التوجيه باللسان باستخدام قواطع يدوية (لا يُنصح به للإنتاج) أو فواصل ميكانيكية منخفضة الإجهاد.
المفاضلة: الفصل اليدوي غير متناسق ومحفوف بالمخاطر.
الأفضل لـ: الاختبار الأولي حيث لا تزال الأدوات الآلية غير مبررة.

للتعمق أكثر في كيفية تعاملنا مع أنواع المواد المختلفة خلال هذه العمليات، يمكنك استكشاف قدراتنا في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

من التصميم إلى التصنيع (نقاط فحص التنفيذ)

إن اختيار الطريقة الصحيحة يكون فعالاً فقط إذا كان تصميم اللوحة يدعمها؛ لذلك، يجب أن يتبع التنفيذ قائمة تحقق صارمة. تضمن نقاط الفحص التالية مراعاة معالجة اللوحة وفصلها عن اللوحة الأم خلال مرحلة التخطيط، مما يمنع إعادة التصميم المكلفة. 1. خلوص المكونات

توصية: حافظ على مسافة لا تقل عن 2.0 مم بين مكثفات MLCC والدوائر المتكاملة (ICs) وخطوط القطع على شكل V، ومسافة 1.0 مم عن الحواف الموجهة.
المخاطر: تشقق وصلات اللحام أو أجسام المكونات بسبب إجهاد فك اللوحة.
القبول: التحقق باستخدام برنامج DFM أو عارض Gerber.

2. تصميم إطار اللوحة

توصية: قم بتضمين سكة نفايات بعرض 5 مم إلى 10 مم حول اللوحة للتعامل معها بواسطة الناقل.
المخاطر: قد يلامس حزام الناقل المكونات الموضوعة بالقرب من الحافة، مما يسبب تلفًا.
القبول: تحقق من مواصفات آلة التجميع لمتطلبات عرض السكة.

3. وضع العلامات المرجعية (Fiducials)

توصية: ضع ثلاث علامات مرجعية عالمية على قضبان اللوحة وعلامات مرجعية محلية على كل وحدة.
المخاطر: لا تستطيع آلة فك اللوحة محاذاة مسار القطع بدقة، مما يؤدي إلى قطع مسارات النحاس.
القبول: اختبار التعرف البصري أثناء إعداد الجهاز.

4. فتحات الأدوات

توصية: أضف فتحات غير مطلية (3.0 مم أو 4.0 مم) في زوايا اللوحة لمحاذاة التثبيت.
المخاطر: تتحرك اللوحة أثناء التوجيه، مما يؤدي إلى إتلاف الدفعة بأكملها.
القبول: فحص الملاءمة الفيزيائية على قالب فك اللوحة.

5. وضع الألسنة (نقاط التكسير)

توصية: ضع الألسنة المثقبة بعيدًا عن المكونات الحساسة. استخدم 5 فتحات عادةً.
المخاطر: يؤدي كسر اللسان يدويًا إلى نقل الإجهاد مباشرة إلى الأجزاء القريبة.
القبول: اختبار مقياس الإجهاد على أقرب مكون. 6. اتجاه حبيبات المادة
التوصية: محاذاة الشق V مع نسيج الألياف الزجاجية إن أمكن لتقليل النتوءات، على الرغم من أن هذا يأتي في المرتبة الثانية بعد كفاءة التداخل.
المخاطر: خشونة مفرطة أو تفكك الطبقات.
القبول: الفحص البصري للحافة المقطوعة.

7. إدارة ملف تعريف إعادة التدفق

التوصية: تحسين ملف تعريف إعادة التدفق لتصاميم اللوحات الرقيقة لتقليل الترهل. استخدم دعامة مركزية إذا لزم الأمر.
المخاطر: اللوحات الملتوية تنحشر في وحدة تغذية المجلة أو آلة فصل اللوحات.
القبول: قياس الالتواء بعد إعادة التدفق.

8. الفحص بعد فصل اللوحات

التوصية: تطبيق فحص بصري آلي (AOI) أو اختبار وظيفي بعد الفصل.
المخاطر: شحن لوحات بها شقوق شعرية تظهر لاحقًا.
القبول: اجتياز الاختبار الكهربائي والمعايير البصرية.

9. استراتيجية استخلاص الغبار

التوصية: التأكد من أن جهاز التوجيه (الراوتر) يحتوي على نظام تفريغ هواء وأجهزة تأيين لتحييد الشحنات الساكنة.
المخاطر: تلوث الغبار يسبب قصورًا كهربائيًا أو يتداخل مع ضبط الهوائي وتقليمه.
القبول: اختبار شريط النظافة.

10. حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

التوصية: يجب تأريض نظام المناولة.
المخاطر: التفريغ الكهروستاتيكي يدمر البوابات المنطقية الحساسة أثناء احتكاك القطع.
القبول: قياس المقاومة إلى الأرض.

الأخطاء الشائعة (والنهج الصحيح)

حتى مع وجود قائمة تحقق، تحدث أخطاء؛ يساعد تحديد هذه الأخطاء الشائعة في معالجة اللوحات وفصلها الفرق على تجنب الفشل المتكرر.

الكسر اليدوي للألسنة:
- الخطأ: قيام المشغلين بثني اللوحة يدويًا لكسر "عضات الفأر".
- التصحيح: استخدم أداة تقطيع صغيرة أو فاصلًا على شكل قاطع بيتزا. لا تعتمد أبدًا على القوة اليدوية، التي تطبق عزم دوران غير متوقع.
تجاهل توازن النحاس:
- الخطأ: يؤدي التوزيع غير المتساوي للنحاس إلى التواء اللوحة أثناء إعادة التدفق.
- التصحيح: استخدم "سرقة" النحاس (التظليل) على قضبان النفايات لموازنة الكتلة الحرارية وتقليل الالتواء.
وضع الموصلات المتدلية فوق القطع:
- الخطأ: الموصلات التي تتدلى فوق الحافة تتداخل مع ريشة التوجيه أو شفرة القطع على شكل حرف V.
- التصحيح: قم بتضمين الموصلات أو استخدم خطوة توجيه ثانوية. تأكد من أن قطر ريشة التوجيه لديه خلوص.
سرعة ريشة التوجيه الخاطئة:
- الخطأ: تشغيل جهاز التوجيه بسرعة كبيرة يسبب حرارة احتكاك، مما يؤدي إلى ذوبان راتنج FR4.
- التصحيح: قم بتحسين سرعة المغزل ومعدل التغذية. قم بتغيير الريش بانتظام قبل أن تصبح باهتة.
إغفال دعم اللوحات الرقيقة:
- الخطأ: التعامل مع لوحات 0.8 مم بنفس طريقة التعامل مع لوحات 1.6 مم.
- التصحيح: تتطلب اللوحات الرقيقة تركيبات مخصصة (قوالب) لمنع الاهتزاز أثناء التوجيه. بدون دعم، ستهتز ريشة التوجيه وتخلق حوافًا خشنة.
إهمال الصيانة:

خطأ: السماح بتراكم الغبار في مستشعرات آلة فصل اللوحات.
تصحيح: التنظيف والمعايرة المجدولة لنظام الرؤية.

للحصول على إرشادات أكثر تفصيلاً حول تجنب هذه الأخطاء، يرجى الرجوع إلى إرشادات DFM الخاصة بنا.

الأسئلة الشائعة

س1: ما الفرق بين القطع على شكل V (V-cut) والقطع بالمسار (Tab-route)؟ يقوم القطع على شكل V (V-cut) بتسجيل اللوحة من الأعلى والأسفل، تاركًا شبكة رفيعة ليتم كسرها لاحقًا. إنه سريع ولكنه يسمح فقط بالخطوط المستقيمة. يستخدم القطع بالمسار (Tab-route) لقمة طحن لقطع اللوحة، تاركًا ألسنة صغيرة. يسمح بالأشكال المعقدة ولكنه أبطأ.

س2: هل يمكنني استخدام القطع على شكل V للوحات التي يقل سمكها عن 0.6 مم؟ إنه محفوف بالمخاطر. تصبح الشبكة المتبقية رقيقة وهشة للغاية، مما يجعل التعامل معها صعبًا. بالنسبة للوحات الرقيقة جدًا، غالبًا ما يُفضل القطع بالليزر أو الفصل بالثقب.

س3: ما مدى قرب المكونات التي يمكنني وضعها من الحافة؟ بالنسبة للقطع على شكل V، حافظ على المكونات على بعد 2.0 مم. بالنسبة للتوجيه، 1.0 مم هو المعيار. إذا كنت تستخدم فصل اللوحات بالليزر، يمكنك الاقتراب حتى 0.3 مم، ولكن التكلفة تزداد.

س4: هل يؤثر فصل اللوحات على أداء التردد اللاسلكي (RF)؟ نعم. يمكن أن يغير الإجهاد الميكانيكي سعة مكثفات MLCC. علاوة على ذلك، يمكن أن تؤثر خشونة الحافة على سلامة إشارة موصلات الإطلاق الحافية. لهذا السبب، يتم أحيانًا ضبط وتقليم الهوائي بعد الفصل.

س5: كيف أمنع اللوحات من الالتواء أثناء المناولة؟ استخدم تصميمًا متوازنًا للنحاس، وقضبان لوحة مناسبة، وملفًا حراريًا محسّنًا. بالنسبة للوحات الرقيقة، استخدم مثبتات مغناطيسية أو ألواح تفريغ أثناء عملية التجميع.

س6: ما هو الحجم القياسي لقمة التوجيه (الراوتر)؟ الأحجام الأكثر شيوعًا هي 1.6 مم، 2.0 مم، و 2.4 مم. تتوفر لقم أصغر (0.8 مم) ولكنها تنكسر بسهولة وتتطلب معدلات تغذية أبطأ.

س7: هل إزالة الألواح بالليزر آمنة لجميع المواد؟ يعمل بشكل جيد مع المواد الصلبة والمرنة. ومع ذلك، يمكن أن يسبب تفحمًا (كربنة) على حواف FR4 السميك، مما قد يكون موصلاً. يجب ضبط الإعدادات بعناية.

س8: لماذا يعتبر اختبار مقياس الإجهاد ضروريًا؟ إنها الطريقة الموضوعية الوحيدة لإثبات أن عملية إزالة الألواح لا تلحق الضرر بالمكونات. تتطلب العديد من الشركات المصنعة للمعدات الأصلية للسيارات تقرير إجهاد قبل الموافقة على خط الإنتاج.

س9: هل يمكن لـ APTPCB التعامل مع الألواح ذات الأشكال الغريبة؟ نعم. نستخدم أنظمة توجيه وليزر متقدمة للتعامل مع لوحات الدوائر المطبوعة غير المستطيلة.

س10: ما المعلومات التي تحتاجونها للحصول على عرض أسعار؟ نحتاج إلى ملفات Gerber، ورسم اللوحة (إذا كان لديك تفضيل)، وسمك اللوحة، والكمية الإجمالية.

خدمات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) – استكشف قدراتنا الكاملة للوحات الصلبة والمرنة ولوحات التردد اللاسلكي (RF).
عارض Gerber – قم بتحميل ملفاتك للتحقق من تقسيم الألواح وتخليص المكونات.
إرشادات DFM – قواعد تصميم شاملة لضمان جاهزية لوحتك للإنتاج.

مسرد المصطلحات (المصطلحات الرئيسية)

المصطلح	التعريف
فصل الألواح	عملية فصل لوحات الدوائر المطبوعة الفردية (PCBs) عن لوحة تصنيع أكبر. وتسمى أيضًا "فصل الوحدات".
قطع على شكل حرف V	أخدود على شكل حرف V مقطوع في الجزء العلوي والسفلي من لوحة الدوائر المطبوعة، تاركًا شبكة رقيقة من المواد لتثبيت اللوحة معًا.
توجيه باللسان	طريقة يتم فيها طحن لوحة الدوائر المطبوعة، مع ترك ألسنة صغيرة (جسور) تربطها بإطار اللوحة.
عضات الفأر	سلسلة من الثقوب الصغيرة المحفورة في لسان لتسهيل كسره يدويًا أو ميكانيكيًا.
علامة مرجعية	علامة نحاسية على لوحة الدوائر المطبوعة تستخدمها أنظمة الرؤية لتصحيح المحاذاة.
عرض القطع	عرض المادة التي أزالتها أداة القطع (شفرة المنشار، لقمة التوجيه، أو الليزر).
مقياس الانفعال	مستشعر يستخدم لقياس تشوه (انفعال) لوحة الدوائر المطبوعة أثناء عملية فصل الألواح.
لقمة التوجيه	أداة قطع دوارة تستخدم لطحن حواف لوحة الدوائر المطبوعة.
سمك الشبكة	السمك المتبقي للمادة في الجزء السفلي من أخدود القطع على شكل V (عادة 1/3 من سمك اللوحة).
فصل الوحدات	مصطلح آخر لفصل الألواح؛ يشير تحديدًا إلى عملية فصل الوحدة.
ESD (التفريغ الكهروستاتيكي)	تدفق مفاجئ للكهرباء بين جسمين مشحونين؛ خطر كبير أثناء احتكاك القطع.
تجميع الألواح	ترتيب تصميمات متعددة للوحات الدوائر المطبوعة على ركيزة واحدة أكبر لتحسين كفاءة التصنيع.
قضيب الفصل	المادة المهملة حول محيط اللوحة المستخدمة للمناولة بواسطة الناقلات.

خاتمة (الخطوات التالية)

تعتبر المعالجة الفعالة للوحات وفصلها هي الجسر بين التجميع الملحوم والمنتج القابل للشحن. تتطلب توازنًا بين الدقة الميكانيكية، واختيار المواد الصحيح، ومقاييس التحقق الصارمة مثل قياس الإجهاد. يمكن أن يؤدي تجاهل هذه المرحلة إلى عيوب خفية تعرض الموثوقية طويلة الأمد لإلكترونياتك للخطر.

في APTPCB، ندمج هذه الاعتبارات في سير عملنا منذ البداية. سواء كنت تتعامل مع ملف تعريف إعادة تدفق معقد لتطبيقات اللوحات الرقيقة أو تتطلب ضبط وتقليم دقيق للهوائي بعد الإنتاج، فإن فريقنا الهندسي جاهز للمساعدة.

هل أنت مستعد للانتقال إلى الإنتاج؟ عند تقديم بياناتك لمراجعة DFM أو عرض أسعار، يرجى تقديم:

ملفات Gerber (بما في ذلك رسم اللوحة إذا كان متاحًا).
مواصفات التراص والمواد.
أي متطلبات اختبار محددة (مثل حدود مقياس الإجهاد).
الحجم التقديري (لمساعدتنا في اختيار أفضل طريقة للفصل).