وضع المكونات في المناطق المرنة: قواعد التصميم والمواصفات ودليل الموثوقية

يتطلب وضع المكونات النشطة أو السلبية مباشرة على مواد الدوائر المرنة التزامًا صارمًا بالقيود الميكانيكية والحرارية التي لا توجد في تصميم لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة. على عكس لوحات FR4 القياسية، فإن وضع المكونات في المناطق المرنة يقدم مخاطر تتعلق بالإجهاد الديناميكي، وعدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE)، ورفع الوسادات أثناء إعادة التدفق. يجب على المهندسين استخدام المقويات، وتحسين أشكال الوسادات، والتحكم في تدفق اللاصق لضمان موثوقية وصلات اللحام. يوفر هذا الدليل المواصفات الفنية وقوائم المراجعة وبروتوكولات استكشاف الأخطاء وإصلاحها اللازمة لتنفيذ تجميع قوي على الركائز المرنة.

إجابة سريعة (30 ثانية)

يعتمد وضع المكونات بنجاح في المناطق المرنة على عزل وصلات اللحام عن الإجهاد الميكانيكي. إذا انثنت الدائرة المرنة بالقرب من مكون، فسوف يتشقق فيليه اللحام.

مقويات إلزامية: لا تضع المكونات أبدًا في منطقة مرنة بدون مقوي صلب (FR4، بوليميد، أو فولاذ) أسفلها مباشرة.
قرب الانحناء: حافظ على مسافة خلوص لا تقل عن 1.5 مم إلى 2.5 مم بين حافة المقوي وبداية نصف قطر الانحناء.
هندسة الوسادة: استخدم "مثبتات" أو "نتوءات" (وسادات تثبيت) لزيادة قوة تقشير النحاس على الركيزة المرنة.
اختيار الطلاء: يُفضل النيكل الكيميائي بالذهب الغاطس (ENIG) على HASL لمنع كسور الإجهاد في طبقة الطلاء أثناء المناولة.
إدارة المواد اللاصقة: يجب مراعاة تسرب المادة اللاصقة (عادةً 0.1 مم - 0.3 مم) من الغطاء الواقي أو المقوي لضمان بقاء الفوط قابلة للحام.
متطلبات الحامل: يجب دعم الألواح المرنة بواسطة مثبتات مغناطيسية أو لصقها على منصات صلبة أثناء تجميع SMT للحفاظ على استوائها.

متى ينطبق وضع المكونات على المناطق المرنة (ومتى لا ينطبق)

يعد فهم القيود المادية للمواد المرنة الخطوة الأولى في تحديد ما إذا كان تصميمك قابلاً للتطبيق. بينما يسمح وضع الأجزاء على المرن بالتعبئة ثلاثية الأبعاد وتقليل الوزن، إلا أنه ليس مناسبًا لكل تطبيق.

متى يتم تطبيق وضع المكونات على المناطق المرنة:

المرونة الثابتة (Flex-to-Install): ينثني الدائرة مرة واحدة فقط أثناء التثبيت. توضع المكونات على منطقة مسطحة مدعومة بمقوي.
التركيب الصلب-المرن (Rigid-Flex Construction): توضع المكونات على الطبقات المرنة التي يتم تصفيحها داخليًا بأقسام صلبة، بشرط وجود دعم للمحور Z.
مستشعرات عالية الكثافة: التطبيقات التي تتطلب من المستشعرات أن تتوافق مع سطح منحني (مثل أجهزة مراقبة الصحة القابلة للارتداء)، حيث تكون منطقة المكون مقواة محليًا ولكن المنطقة المحيطة تظل مرنة.
الفضاء الجوي الحرج للوزن: استبدال اللوحات الصلبة والموصلات الثقيلة بدائرة مرنة واحدة مأهولة لتقليل الكتلة.
قيود ارتفاع المحور Z: عندما تكون لوحة الدوائر المطبوعة الصلبة القياسية سميكة جدًا، يمكن لدائرة مرنة رفيعة مع مقوي بوليميد رفيع أن تقلل ارتفاع التراص بنسبة 50% أو أكثر. متى لا يتم تطبيقه:
مناطق الانحناء الديناميكية: لا تضع المكونات أبدًا على جزء من الكابل المرن الذي سيتعرض للانحناء أو التدحرج المستمر (مثل رؤوس الطابعات، كابلات المفصلات). سيؤدي إجهاد المعدن حتمًا إلى تشقق وصلات اللحام.
المرن غير المدعوم: يعد وضع المكونات بدون مقوي وضع فشل حرج. لا يمكن لمرونة المادة الأساسية (PI) أن تدعم صلابة جسم المكون أو وصلة اللحام.
تطبيقات الطاقة العالية: يتمتع النحاس المرن الرقيق (عادةً 0.5 أوقية أو 1 أوقية) والعوازل الرقيقة بموصلية حرارية ضعيفة مقارنة باللوحات الصلبة، مما يجعل تبديد الحرارة صعبًا لمفاتيح FET أو المنظمات الكهربائية.
المكونات الثقيلة: يمكن أن تتسبب المحاثات أو الموصلات الكبيرة الموضوعة على المناطق المرنة في تمزق الركيزة بسبب الجاذبية أو الاهتزاز إذا لم يتم تثبيتها ميكانيكيًا بهيكل.

القواعد والمواصفات

بمجرد التحقق من صحة التطبيق، يجب أن يلتزم التصميم بقواعد هندسية ومادية محددة لضمان قابلية التصنيع. يوضح الجدول التالي المعايير الحاسمة لـ وضع المكونات على المناطق المرنة، المستمدة من IPC-2223 وتجارب DFM العملية في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة).

القاعدة	القيمة / النطاق الموصى به	لماذا يهم	كيفية التحقق	إذا تم تجاهله
تداخل المقوي	يجب أن يمتد المقوي 0.5 مم - 1.0 مم خارج وسادات المكون من جميع الجوانب.	يمنع تركز الإجهاد عند حافة وصلة اللحام؛ وينقل الحمل إلى المقوي.	تحقق من الطبقة الميكانيكية مقابل ساحة المكون في برنامج CAD.	تتشقق وصلات اللحام فورًا عند المناولة أو التركيب.
المسافة إلى الانحناء	≥ 1.5 مم (2.5 مم مفضل) من حافة المقوي إلى خط الانحناء.	يعزل منطقة المكون الصلبة عن الإجهاد الميكانيكي لمنطقة الانحناء.	قياس المسافة من محيط المقوي إلى نصف قطر الانحناء المحدد.	تعمل حافة المقوي كنقطة ارتكاز، مما يسبب كسر المسار أو تقشير طبقة التغطية.
تثبيت الوسادات	استخدم نتوءات تثبيت أو وسادات كبيرة الحجم (+10-20% مقارنة بالصلبة).	البولي إيميد لديه قوة تقشير نحاسية أقل من FR4؛ تمنع المثبتات الوسادات من الارتفاع أثناء إعادة العمل.	فحص بصري لتصميم البصمة؛ تحقق من وجود "آذان" على الوسادات.	ترتفع الوسادات عن الركيزة أثناء اللحام اليدوي أو الإصلاح.
فتحة طبقة التغطية	خلوص 0.1 مم - 0.25 مم حول الوسادات (SMD).	يتدفق لاصق طبقة التغطية أثناء التصفيح؛ يؤدي الخلوص غير الكافي إلى تلوث الوسادة.	مراجعة طبقة قناع اللحام/طبقة التغطية Gerber مقابل وسادات النحاس.	فشل قابلية اللحام؛ لحام "متخطى" بسبب اللاصق على الوسادة.
اتجاه المكون	قم بمحاذاة المحور الطويل للمكون بشكل موازٍ لاتجاه الانحناء (إذا كان قريبًا من الانحناء).	يقلل من الرافعة الميكانيكية المطبقة على جسم المكون أثناء الانثناء العرضي.	تحقق من دوران الموضع بالنسبة للمخطط المرن.	تشققات في جسم المكون (MLCCs) أو كسر في حشوات اللحام.
نوع قناع اللحام	استخدم LPI مرن أو غطاء (بولي إيميد).	قناع اللحام الصلب القياسي هش وسيتشقق عند التعامل مع الدائرة المرنة.	حدد "LPI مرن" أو "غطاء" في ملاحظات التصنيع.	تسمح الشقوق الدقيقة في القناع بدخول الرطوبة وقصر الدوائر المحتمل.
مادة المقوي	FR4 (0.2 مم-1.5 مم) للمكونات؛ PI لسمك ZIF.	يوفر FR4 الصلابة اللازمة لتسطيح عملية SMT.	تحقق من تكديس المواد في رسم التصنيع.	التواء أثناء إعادة التدفق؛ مكونات تتخذ شكل الشاهد أو تتشوه.
نوع اللاصق	متصلد بالحرارة (أكريليك/إيبوكسي) مقابل PSA (حساس للضغط).	المتصلد بالحرارة مطلوب لدرجات حرارة إعادة التدفق؛ سيتفكك PSA أو تتكون فقاعات.	حدد نوع اللاصق في التكديس؛ PSA مخصص فقط للالتصاق بعد إعادة التدفق.	يسقط المقوي أو تتكون فقاعات أثناء مرور فرن إعادة تدفق SMT.
وضع الفتحات	لا توجد فتحات تحت المكونات على المرن (ما لم تكن مملوءة/مغطاة).	الفتحات المرنة عرضة لتشقق البرميل؛ وضعها تحت الوسادات يركز الإجهاد.	فحص DRC للفتحات داخل ساحات المكونات.	اتصالات متقطعة؛ تسرب اللحام إلى الفتحات مما يسبب قصورًا.
الانتهاء السطحي	ENIG (النيكل الكيميائي بالذهب الغاطس).	HASL مرهق للغاية (صدمة حرارية) وغير متساوٍ لتجميع المرن ذي الخطوة الدقيقة.	حدد ENIG في ملاحظات الانتهاء السطحي.	الوسادات غير المستوية تسبب ظاهرة "tombstoning"؛ عملية HASL تلحق الضرر بالمرن الرقيق.
التجميع في لوحة (Panelization)	استخدم تجميع FPC في لوحة وحوامل.	المرن واهٍ؛ لا يمكنه المرور عبر الناقلات بدون حامل.	صمم اللوحة بعلامات قابلة للكسر أو اطلب تصميم أداة تثبيت للحامل.	توقف خط التجميع؛ من المستحيل طباعة معجون اللحام بدقة.

خطوات التنفيذ

مع وضع القواعد، تتطلب مرحلة التنفيذ سير عمل منضبطًا. يضمن اتباع هذه الخطوات انتقال وضع المكونات على المناطق المرنة بسلاسة من تصميم CAD إلى التجميع الفعلي في APTPCB.

تحديد الترتيب الميكانيكي للطبقات (Stack-up)
- الإجراء: تحديد السماكة الكلية المطلوبة للمنطقة المقواة.
- المعلمة الرئيسية: إذا تم استخدام موصل ZIF على نفس المرن، فإن سماكة المقوي هناك ثابتة (عادة 0.3 مم إجمالاً). بالنسبة لمناطق المكونات، اختر سماكة مقوي FR4 (مثل 0.6 مم، 0.8 مم، 1.0 مم) توفر صلابة كافية دون تجاوز قيود الارتفاع.
- فحص القبول: تحقق من أن رسم الترتيب الميكانيكي للطبقات (stack-up) يحدد بوضوح مادة المقوي، السماكة، ونوع اللاصق (Thermoset).
تحسين تصميم البصمة للمرن
- الإجراء: تعديل بصمات IPC القياسية لتناسب خصائص المرن.

المعلمة الرئيسية: زيادة حجم الوسادة بنسبة 10-20% لتكبير منطقة اللحام. أضف "نتوءات" أو "مثبتات" (امتدادات نحاسية صغيرة مغطاة بطبقة حماية) لتثبيت الوسادة ميكانيكيًا بالبوليميد الأساسي.
فحص القبول: مراجعة ملفات CAM للتأكد من أن الوسادات ليست تعريفات صلبة قياسية؛ يجب أن تكون المثبتات مرئية في طبقات النحاس.

تصميم هندسة المقوي
- الإجراء: إنشاء مخطط المقوي في طبقة ميكانيكية.
- المعلمة الرئيسية: التأكد من أن المقوي يمتد 0.5 مم على الأقل خارج منطقة المكون. أضف فتحات الأدوات (علامات مرجعية) على المقوي أو إطار اللوحة المرنة لمحاذاة آلة SMT.
- فحص القبول: تراكب طبقة المقوي مع طبقة المكون. التأكد من عدم وجود أي مكون يتدلى خارج حافة المقوي.
تكوين تجميع لوحات FPC والحوامل
- الإجراء: تصميم لوحة التسليم لدعم المرن أثناء التجميع.
- المعلمة الرئيسية: استخدم تصميم "إطار" حيث يتم تثبيت المرن بواسطة ألسنة، أو حدد حاملًا مغناطيسيًا. يجب أن يظل المرن مسطحًا أثناء طباعة معجون اللحام.
- فحص القبول: تحقق من أن تصميم اللوحة يتضمن علامات مرجعية عالمية وأن المرن لا يترهل في مركز المصفوفة.
الخبز وإزالة الرطوبة
- الإجراء: خبز لوحات الدوائر المطبوعة المرنة العارية مسبقًا قبل التجميع.

المعلمة الرئيسية: يمتص البولي إيميد الرطوبة (حتى 3% بالوزن). يُخبز عند 120 درجة مئوية لمدة 2-4 ساعات (حسب مواصفات الشركة المصنعة) مباشرة قبل SMT.
فحص القبول: التحقق من بطاقات مؤشر الرطوبة؛ والتأكد من بدء التجميع في غضون 1-2 ساعة من الخبز لمنع "التفقع" (popcorning) أو الانفصال.

طباعة ووضع معجون اللحام
- الإجراء: تطبيق معجون اللحام باستخدام استنسل مُحسّن للمواد المرنة.
- المعلمة الرئيسية: استخدم استنسلًا أرق قليلاً (مثل 100 ميكرومتر) إذا كان التسطيح مصدر قلق، أو استنسلًا قياسيًا إذا كنت تستخدم حاملًا عالي الجودة. ضع المكونات بضغط وضع أقل لتجنب انحراف المادة المرنة.
- فحص القبول: فحص ترسب المعجون بحثًا عن التلطخ (يشير إلى حركة المادة المرنة) قبل وضع المكونات.
تحديد ملف تعريف إعادة التدفق
- الإجراء: تمرير التجميع عبر فرن إعادة التدفق.
- المعلمة الرئيسية: تسخن المادة المرنة أسرع من اللوحات الصلبة ولكنها تبرد أسرع أيضًا. تأكد من أن الملف الشخصي يأخذ في الاعتبار الكتلة الحرارية للحامل/المنصة، وليس فقط المادة المرنة.
- فحص القبول: فحص بالأشعة السينية لـ BGA/QFN؛ فحص بصري للتبلل وشكل الفيليه.
إزالة اللوحات
- الإجراء: إزالة المادة المرنة المجمعة من اللوحة/الحامل.
- المعلمة الرئيسية: استخدم القطع بالليزر أو قوالب التثقيب. لا تقم أبدًا بكسر الألسنة يدويًا، حيث سينتقل الإجهاد إلى أقرب مكون ويتسبب في تشقق اللحام أو المسار.

فحص القبول: فحص الحواف بحثًا عن تمزقات؛ فحص المكونات الأقرب بحثًا عن تشققات المكثفات.

أنماط الفشل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

حتى مع القواعد الصارمة، قد تنشأ مشكلات أثناء وضع المكونات على المناطق المرنة. يوضح هذا القسم أنماط الفشل الشائعة وأسبابها الجذرية وكيفية حلها.

1. رفع الوسادة (تقشير النحاس)

العرض: تنفصل الوسادة النحاسية عن قاعدة البولي إيميد بعد اللحام أو إعادة العمل.
الأسباب: مدة الحرارة الزائدة أثناء اللحام اليدوي؛ نقص مثبتات الوسادة؛ قوة ميكانيكية مطبقة على المكون.
الفحوصات: فحص واجهة الوسادة بالمجهر؛ مراجعة تصميم البصمة بحثًا عن مثبتات.
الإصلاح: ربط بالإيبوكسي للإصلاح (غير موثوق به للإنتاج).
الوقاية: استخدام تصاميم وسادات "ربط"؛ تحديد صارم لوقت تلامس مكواة اللحام (<3 ثوانٍ)؛ استخدام مسارات أوسع تدخل الوسادة.

2. تشقق وصلة اللحام (الإجهاد)

العرض: اتصال كهربائي متقطع؛ تشقق مرئي في حشوة اللحام.
الأسباب: الانثناء بالقرب من المكون؛ المقوي صغير جدًا؛ عدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE) بين المكون والمرن.
الفحوصات: ثني الدائرة برفق أثناء مراقبة الاستمرارية. التحقق من المسافة من حافة المقوي إلى الانحناء.
الإصلاح: لا يوجد (اللوحة خردة).
الوقاية: زيادة حجم المقوي؛ نقل المكونات بعيدًا عن مناطق الانحناء؛ استخدام حشوة إيبوكسي مرنة للمكونات الكبيرة.

3. انفصال المقوي

الأعراض: ينفصل المقوي الصلب عن الدائرة المرنة بعد إعادة التدفق.
الأسباب: الرطوبة المحبوسة في واجهة المرن/المقوي (تأثير الفشار)؛ لاصق خاطئ (تم استخدام PSA بدلاً من Thermoset)؛ ضغط تصفيح غير كافٍ.
الفحوصات: ابحث عن فقاعات أو فجوات بين الطبقات. تحقق من سجلات الخبز.
الإصلاح: لا يوجد.
الوقاية: خبز مسبق صارم (120 درجة مئوية) قبل التجميع؛ تحديد لاصق حراري عالي الحرارة لجميع مقويات SMT.

4. انقلاب المكونات (Tombstoning)

الأعراض: المكونات السلبية تقف على أحد طرفيها أثناء إعادة التدفق.
الأسباب: تسخين غير متساوٍ (يسخن المرن بشكل غير متساوٍ إذا لم يكن مسطحًا)؛ طباعة غير متساوية لمعجون اللحام بسبب تشوه المرن.
الفحوصات: افحص استواء حامل الناقل؛ تحقق من محاذاة الاستنسل.
الإصلاح: إعادة العمل يدويًا (محفوف بالمخاطر على المرن).
الوقاية: استخدم حوامل مغناطيسية عالية الجودة أو مثبتات لاصقة لضمان استواء مطلق أثناء الطباعة وإعادة التدفق.

5. تعدي الغطاء الواقي (تخطي اللحام)

الأعراض: يفشل اللحام في ترطيب جزء من الوسادة.
الأسباب: تدفق لاصق الغطاء الواقي على الوسادة أثناء تصفيح تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة.
الفحوصات: فحص بصري للوحات العارية قبل التجميع.
الإصلاح: التآكل الدقيق (صعب).
الوقاية: زيادة قاعدة "تمدد الغطاء الواقي" في التصميم (بحد أدنى 0.1 مم)؛ استخدم قناع لحام LPI بدلاً من الغطاء الواقي للمكونات ذات الخطوة الضيقة.

6. التشوه بعد إعادة التدفق

الأعراض: يتجعد التجميع المرن بشكل كبير بعد التبريد.
الأسباب: عدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE) بين النحاس والبولي إيميد والمقوي؛ توزيع النحاس غير المتماثل.
الفحوصات: قياس الانحناء والالتواء مقابل سطح مستوٍ.
الإصلاح: التثبيت أثناء التبريد.
الوقاية: موازنة كثافة النحاس في الطبقات العلوية والسفلية؛ استخدام مقويات بمعامل تمدد حراري (CTE) أقرب إلى متوسط التجميع؛ تحسين ملف التبريد.

قرارات التصميم

غالبًا ما يعود التنفيذ الناجح إلى اختيار المواد والهياكل المناسبة في وقت مبكر من مرحلة التصميم.

اختيار المواد: البولي إيميد مقابل البوليستر (PET) لـ وضع المكونات على المناطق المرنة، يعتبر البولي إيميد (PI) هو الخيار الوحيد القابل للتطبيق. لا يمكن للبوليستر (PET) (المستخدم في مفاتيح الغشاء الرخيصة) تحمل درجات حرارة إعادة التدفق (SMT reflow). حدد دائمًا البولي إيميد القياسي (مثل DuPont Pyralux أو ما يعادله) لأي دائرة مرنة تتطلب مكونات ملحومة.

أنواع المقويات

FR4 (إيبوكسي الزجاج): المعيار لدعم المكونات. يوفر نفس خصائص السطح للوحة الدوائر المطبوعة الصلبة (PCB). استخدم هذا لـ 95% من مناطق المكونات.
مقوي البولي إيميد: يستخدم عندما يكون السمك حرجًا (على سبيل المثال، زيادة السمك إلى 0.3 مم لموصل ZIF). لا يُنصح به لدعم المكونات الثقيلة لأنه لا يزال مرنًا إلى حد ما.
الفولاذ المقاوم للصدأ / الألومنيوم: يستخدم لتبديد الحرارة أو الصلابة القصوى. يتطلب طبقة لاصقة غير موصلة. أصعب في المعالجة وأكثر تكلفة.

اختيار اللاصق

أكريليك/إيبوكسي (متصلد حرارياً): يتصلب تحت الحرارة والضغط. دائم. يتحمل إعادة التدفق. يجب استخدامه للمقويات تحت المكونات.
لاصق حساس للضغط (PSA): مثل الشريط اللاصق ذو الوجهين (مثلاً، 3M 467MP). يطبق بارداً. لا يتحمل إعادة التدفق (سوف يتشكل فقاعات/ينزلق). استخدم PSA فقط للمقويات التي تُطبق بعد اللحام (التجميع اليدوي) أو لتركيب الدائرة المرنة على هيكل.

أسئلة متكررة

س: هل يمكنني وضع BGAs على الدوائر المرنة؟ ج: نعم، ولكن يتطلب ذلك مقويًا صلبًا من FR4 مباشرة تحته وغالبًا ما يتطلب حشوة سفلية (underfill).

يمنع المقوي الدائرة المرنة من الالتواء أثناء إعادة التدفق.
تساعد الحشوة السفلية على توزيع الإجهاد الميكانيكي لمنع تشقق كرات اللحام.
الفحص بالأشعة السينية إلزامي.

س: ما مدى قرب المكون من خط الانحناء؟ ج: يجب أن يكون المكون نفسه بعيدًا، ولكن يجب أن تكون حافة المقوي على بعد 1.5 مم إلى 2.5 مم على الأقل من خط الانحناء.

إذا كان المقوي قريبًا جدًا، يتركز إجهاد الانحناء عند حافة المقوي، مما يؤدي إلى كسر المسارات.
يجلس المكون بأمان على المقوي، معزولًا عن الانحناء.

س: هل أحتاج إلى معجون لحام خاص للدوائر المرنة؟ ج: بشكل عام، لا. يُستخدم معجون SAC305 القياسي (خالي من الرصاص) أو SnPb (يحتوي على الرصاص).

ومع ذلك، تُستخدم أحيانًا لحامات "درجة حرارة منخفضة" (SnBi) لتقليل الإجهاد الحراري على البولي إيميد، على الرغم من أنها تتمتع بقوة ميكانيكية أقل.
العامل الحاسم هو الملف الحراري (profile)، وليس كيمياء المعجون.

س: لماذا يتطلب الخبز قبل التجميع؟ ج: البولي إيميد مادة استرطابية وتمتص الرطوبة بسرعة.

إذا لم يتم خبزها، تتحول الرطوبة إلى بخار أثناء إعادة التدفق (240 درجة مئوية فما فوق).
يتسبب هذا في "تفكك الطبقات" (انفصال الطبقات) أو "التبقع" (بقع بيضاء).
تُخبز عند 120 درجة مئوية لمدة 2-4 ساعات مباشرة قبل التجميع.

س: هل وضع المكونات على الألواح المرنة أغلى من الألواح الصلبة؟ ج: نعم، تكاليف التجميع أعلى.

يتطلب حوامل/منصات مخصصة (تكلفة غير متكررة NRE).
سرعات التقاط ووضع أبطأ لتجنب الارتداد.
المناولة اليدوية أكثر حساسية.
قد تكون الإنتاجية أقل إذا لم يتم اتباع قواعد التصميم بدقة.

س: هل يمكنني لحام المكونات يدويًا على الألواح المرنة؟ ج: نعم، لكنها تتطلب مهارة عالية.

رفع الوسادات شائع جدًا بسبب ضعف قوة التقشير.
استخدم مكواة لحام ذات درجة حرارة مضبوطة.
طبق الحرارة لأقل وقت ممكن.
وسادات التثبيت ضرورية لموثوقية اللحام اليدوي.

س: ما الفرق بين Coverlay وقناع اللحام (Solder Mask) للمكونات؟ ج: Coverlay عبارة عن ورقة بولي إيميد مصفحة؛ قناع اللحام هو حبر مطبوع.

Coverlay أقوى وأكثر مرونة ولكنها ذات دقة أقل (تتطلب فتحات أكبر).
يسمح قناع اللحام LPI (القابل للتصوير السائل) المرن بمكونات ذات مسافات أصغر (مثل BGAs أو QFNs) ولكنه أقل متانة ضد الانحناء المتكرر.
غالبًا ما تستخدم التصميمات الهجينة Coverlay للذراع المرن و LPI لمنطقة المكونات.

س: ما هي "تجميع الألواح المرنة (FPC panelization) والحوامل"؟ ج: يشير هذا إلى كيفية ترتيب ودعم الدوائر المرنة.

التجميع في لوحات (Panelization): تجميع وحدات متعددة في إطار واحد لزيادة الكفاءة.
الحوامل (Carriers): صواني صلبة (مغناطيسية أو بشريط لاصق) تثبت اللوحة المرنة بشكل مسطح أثناء عملية SMT. بدون هذه الحوامل، ستترهل اللوحة المرنة، مما يسبب عيوبًا في الطباعة.

س: هل يمكنني وضع الفتحات (vias) تحت وسادات المكونات على اللوحات المرنة؟ ج: لا يُنصح بذلك بشدة.

ما لم تستخدم تقنية "via-in-pad" (مطلية ومغطاة)، فإن اللحام سيتسرب إلى الفتحة.
على اللوحات المرنة، يعتبر جسم الفتحة نقطة إجهاد. وضعها تحت وسادة مكون يضيف إجهادًا حراريًا إلى الإجهاد الميكانيكي، مما يزيد من معدلات الفشل.

س: كيف أحدد موقع المقوي (stiffener) في ملفات Gerber الخاصة بي؟ ج: استخدم طبقة ميكانيكية مخصصة.

ارسم الخطوط العريضة للمقوي.
أضف نصًا يشير إلى المادة (مثال: "مقوي FR4 بسمك 0.8 مم").
تأكد من تضمين هذه الطبقة في مجموعة بيانات التصنيع المرسلة إلى APTPCB.

لضمان نجاح تصميم الدائرة المرنة الخاصة بك بشكل أكبر، استخدم هذه الموارد من APTPCB:

إرشادات DFM: قواعد تصميم شاملة للوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة.
تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB): تفاصيل حول قدراتنا ومعدات التجميع لدينا.
المواد: مواصفات خيارات البولي إيميد، FR4، والمواد اللاصقة.
عرض سعر: احصل على تقدير للتكلفة لمشروع تجميع اللوحات المرنة الخاص بك.
عارض جربر: تحقق من طبقات التقوية وفتحات طبقة التغطية قبل الإرسال.

مسرد المصطلحات (المصطلحات الرئيسية)

المصطلح	التعريف
المقوي	مادة صلبة (FR4، PI، فولاذ) مغلفة بمنطقة محددة من الدائرة المرنة لدعم المكونات أو الموصلات.
طبقة التغطية	طبقة بوليميد مع لاصق تستخدم لعزل الطبقات الخارجية للدائرة المرنة (مماثلة لقناع اللحام على اللوحات الصلبة).
البوليميد (PI)	المادة الأساسية للدوائر المرنة، والمعروفة بثباتها الحراري العالي ومرونتها.
PSA (لاصق حساس للضغط)	لاصق "شبيه بالشريط" يطبق باردًا؛ غير مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق.
لاصق حراري التصلب	لاصق يتصلب بالحرارة والضغط؛ مطلوب لربط المقويات التي ستخضع لإعادة تدفق SMT.
نتوء التثبيت	امتداد نحاسي على وسادة، مغطى بطبقة التغطية، يستخدم لتثبيت الوسادة ميكانيكيًا بالركيزة لمنع رفعها.
ثني ديناميكي	سيناريو استخدام حيث يتم ثني الدائرة أو طيها باستمرار (مثل مفصلة)؛ يجب عدم وضع المكونات هنا أبدًا.
ثني ثابت	سيناريو استخدام حيث يتم ثني الدائرة مرة واحدة للتركيب ثم تبقى ثابتة؛ مناسب لوضع المكونات مع المقويات.
CTE (معامل التمدد الحراري)	المعدل الذي تتمدد به المادة عند تسخينها. عدم التطابق بين PI والنحاس والمكونات يسبب إجهادًا.
ZIF (Zero Insertion Force)	نوع من الموصلات يُستخدم غالبًا مع الكابلات المرنة؛ يتطلب تفاوتات محددة في سمك المقوي.
تجميع لوحات FPC	ترتيب دوائر مرنة فردية متعددة في مصفوفة أكبر لتسهيل التصنيع والتجميع.
حامل / منصة نقالة	أداة تُستخدم لتثبيت الألواح المرنة بشكل مسطح أثناء عملية الطباعة بالشاشة ووضع المكونات.
الخبز (التسخين)	عملية تسخين اللوحات العارية لإزالة الرطوبة الممتصة قبل التجميع في درجات حرارة عالية.

الخلاصة

وضع المكونات على المناطق المرنة هو أسلوب قوي لتقليل حجم الجهاز ووزنه، ولكنه يتطلب نهجًا هندسيًا صارمًا. من خلال التعامل مع الركيزة المرنة كنظام ميكانيكي —باستخدام المقويات لعزل الإجهاد، وتحسين هندسة الوسادات للالتصاق، والتحكم الصارم في بيئة التجميع— يمكنك تحقيق موثوقية مماثلة للوحات الدوائر المطبوعة الصلبة.

سواء كنت تصمم مصفوفة مستشعرات ثابتة أو تجميعًا مرنًا صلبًا معقدًا، فإن الالتزام بهذه المواصفات أمر غير قابل للتفاوض. للتحقق من تكديسك أو لمناقشة متطلبات مقويات محددة، اتصل بفريق الهندسة في APTPCB. نحن متخصصون في تجميعات المرنة والمرنة الصلبة عالية الموثوقية، مما يضمن بقاء تصميمك على قيد الحياة خلال عملية التصنيع وفي العالم الحقيقي.