النقاط الرئيسية

• نطاق التعريف: يتجاوز الفحص الأبعاد الطول والعرض البسيطين؛ في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، يشمل أحجام الثقوب، وعروض المسارات، وسمك الطلاء، والانحناء/الالتواء.
• المقاييس الحرجة: يعد فهم التفاوتات (±)، وCpk (قدرة العملية)، والتحديد الهندسي للأبعاد والتفاوتات (GD&T) أمرًا ضروريًا للإنتاج الموثوق به.
• التكلفة مقابل الدقة: التفاوتات الأكثر صرامة تزيد دائمًا من تكاليف التصنيع؛ الهدف هو الموازنة بين متطلبات التصميم وقابلية التصنيع.
• طرق التحقق: تتراوح التقنيات من الفرجار اليدوي للنماذج الأولية إلى أنظمة قياس الفيديو (VMS) الآلية وآلات القياس الإحداثي (CMM) للإنتاج الضخم.
• التحكم في العملية: فحص المقال الأول (FAI) هو الخطوة الأكثر أهمية لاكتشاف الأخطاء الأبعاد قبل بدء التصنيع بكميات كبيرة.
• تأثير المواد: تتصرف المواد المرنة والمرنة الصلبة بشكل مختلف عن FR4 القياسي، مما يتطلب معايير فحص متخصصة.
• التوثيق: تعد ملفات Gerber الواضحة ورسومات التصنيع هي الأساس لأي استراتيجية فحص ناجحة.

ما يعنيه دليل الفحص الأبعاد حقًا (النطاق والحدود)

قبل الخوض في مقاييس محددة، من الضروري تحديد ما يغطيه دليل الفحص الأبعاد بالضبط في سياق تصنيع الإلكترونيات. في جوهره، الفحص الأبعاد هو التحقق الكمي لمنتج مادي مقابل مواصفات تصميمه. بالنسبة لـ APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، لا يقتصر الأمر على التحقق مما إذا كانت اللوحة تتناسب داخل غلاف؛ بل يتعلق بضمان أن الهندسة الداخلية والخارجية تدعم الوظائف الكهربائية.

نطاق الفحص الأبعاد في لوحات الدوائر المطبوعة متعدد الطبقات. يبدأ بـ الأبعاد الكلية (الماكرو)، مثل المخطط العام للوحة، ومواقع فتحات التثبيت، والسمك الكلي للوحة. هذه تضمن الملاءمة الميكانيكية. ومع ذلك، يمتد النطاق بعمق إلى الأبعاد الدقيقة (المايكرو)، والتي تشمل عرض المسار، والتباعد (الفجوة الهوائية)، وحجم الحلقة الحلقية، وسمك الطلاء. إذا انحرفت هذه الأبعاد الدقيقة خارج الحدود المقبولة، فقد تتناسب اللوحة ميكانيكيًا ولكنها تفشل كهربائيًا بسبب عدم تطابق المعاوقة أو الدوائر المفتوحة.

علاوة على ذلك، يجب أن يتناول الدليل الكامل الشكل الهندسي. يشمل ذلك الاستواء (التقوس والالتواء)، وعمودية الحواف، وموضع الثقوب المحفورة بالنسبة للوسادات النحاسية. في تصميمات التوصيل البيني عالية الكثافة (HDI) الحديثة، يُقاس هامش الخطأ بالميكرونات. لذلك، يعد الفحص الأبعاد الجسر بين ملف التصميم الرقمي ولوحة الدوائر المادية والوظيفية.

المقاييس المهمة (كيفية تقييم الجودة)

فهم النطاق يقودنا إلى الأرقام والمعايير المحددة المستخدمة لتحديد الدقة الفيزيائية. تعتمد استراتيجية الفحص القوية على مجموعة من المقاييس المحددة التي تترجم المتطلبات الغامضة إلى معايير نجاح/فشل.

المقياس	لماذا هو مهم	النطاق النموذجي / العوامل المؤثرة	كيفية القياس
التسامح الخطي	يحدد الانحراف المقبول لأبعاد الطول والعرض والفتحات.	±0.10mm (قياسي) إلى ±0.05mm (دقيق). يعتمد على طريقة التوجيه (CNC مقابل التثقيب).	الفرجار، الميكرومتر، أو CMM (آلة قياس الإحداثيات).
تسامح حجم الثقب	يضمن ملاءمة المكونات وتوصيل الفتحات بشكل صحيح.	±0.076mm (PTH)، ±0.05mm (NPTH). يتأثر بسمك الطلاء وتآكل المثقاب.	مقاييس الدبابيس أو أنظمة القياس بالفيديو (VMS).
التقوس والالتواء	يمنع الإجهاد على وصلات اللحام ويضمن استواء اللوحة في التجميع.	< 0.75% لـ SMT؛ < 1.5% لـ THT. يتأثر بتوازن النحاس وتماثل التراص.	لوحة سطح جرانيت مسطحة مع مقاييس سمك أو ماسحات ليزر.
عرض/تباعد المسار	حاسم للتحكم في المعاوقة وقدرة حمل التيار.	±10% إلى ±20%. يتم التحكم فيه بواسطة كيمياء الحفر ودقة التصوير الضوئي.	مقطع عرضي معدني أو فحص بصري عالي التكبير.
الحلقة الحلقية	تضمن بقاء فتحة الحفر داخل وسادة النحاس (لا يوجد كسر).	الفئة 2: مسموح بكسر 90 درجة؛ الفئة 3: 0.05 مم كحد أدنى داخلي.	فحص بالأشعة السينية أو تحليل المقطع العرضي.
سمك اللوحة	حاسم لموصلات الحافة وملاءمة الغلاف.	±10% هو المعيار. يتأثر بتفاوت الرقائق ووزن النحاس.	ميكرومتر (قياس نقطة بنقطة).
سمك النحاس	يحدد سعة التيار والإدارة الحرارية.	معايير IPC الفئة 2/3 (على سبيل المثال، متوسط 20 ميكرومتر أو 25 ميكرومتر في الفتحة).	مقطع عرضي (مدمر) أو CMI (غير مدمر).

إرشادات الاختيار حسب السيناريو (المقايضات)

بمجرد معرفة المقاييس، يجب تطبيقها على سياقك المحدد، حيث لا تتطلب كل لوحة نفس مستوى التدقيق. تملي سيناريوهات التصنيع المختلفة أولويات وتقنيات فحص مختلفة.

1. لوحة الدوائر المطبوعة الصلبة القياسية (إلكترونيات المستهلك) بالنسبة للوحات FR4 القياسية المستخدمة في السلع الاستهلاكية، التكلفة هي المحرك الأساسي. يتركز الفحص على المخطط وأحجام الثقوب لضمان ملاءمة المكونات.

• المقايضة: استخدم التفاوتات القياسية (±0.1 مم).
• الطريقة: فحوصات التوجيه الآلية وأخذ العينات الدفعي.
• المخاطر: خطر منخفض للفشل الوظيفي إذا اختلفت الأبعاد قليلاً.

2. تصميمات HDI والخطوة الدقيقة عند استخدام تقنية لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB)، تكون عروض المسارات والثقوب الدقيقة مجهرية. يمكن أن يؤدي الانحراف بمقدار 10 ميكرون إلى إتلاف اللوحة.

• المقايضة: تكلفة فحص عالية من أجل موثوقية عالية.
• الطريقة: قياس الأبعاد بالليزر وفحص بصري آلي (AOI) بنسبة 100%.
• المخاطرة: فشل سلامة الإشارة إذا كانت مسارات المعاوقة ضيقة جدًا.

3. الدوائر المرنة والصلبة المرنة (Rigid-Flex) المواد المرنة غير مستقرة ويمكن أن تنكمش أو تتمدد أثناء المعالجة.

• المفاضلة: غالبًا ما تتطلب تفاوتات أوسع مقارنة باللوحات الصلبة.
• الطريقة: القياس البصري (بدون تلامس) إلزامي لتجنب تشويه المادة أثناء القياس.
• المخاطرة: عدم الاستقرار الأبعاد مما يسبب عدم محاذاة طبقة التغطية (coverlay).

4. تطبيقات الترددات الراديوية والميكروويف بالنسبة للوحات عالية التردد، تحدد هندسة الموصل الأداء الكهربائي.

• المفاضلة: تفاوت ضيق للغاية في الحفر (±0.015 مم أو أفضل).
• الطريقة: قطع عينات مقطعية (coupons) من كل لوحة للتحقق من الهندسة.
• المخاطرة: تحول التردد أو فقدان الإشارة.

5. الفضاء والدفاع تتطلب هذه القطاعات الالتزام الصارم بمعايير IPC Class 3.

• المفاضلة: الوثائق لا تقل أهمية عن المنتج.
• الطريقة: التحقق الأبعاد بنسبة 100% مع سجلات بيانات مسجلة.
• المخاطرة: فشل كارثي للنظام؛ عدم التسامح مع أي عيوب.

6. النموذج الأولي / NPI (إطلاق منتج جديد) السرعة أمر بالغ الأهمية، ولكن التحقق ضروري للتوسع.

• المفاضلة: الفحص اليدوي للميزات الرئيسية بدلاً من إعداد الأتمتة الكاملة.
• الطريقة: تقارير فحص المقال الأول (FAI).
• المخاطرة: إغفال خطأ تصميم ينتشر إلى الإنتاج الضخم.

من التصميم إلى التصنيع (نقاط فحص التنفيذ)

إن اختيار النهج الصحيح لا فائدة منه إذا لم يتم تنفيذه بشكل منهجي طوال دورة حياة المنتج. يجب أن يتضمن دليل فحص الأبعاد الشامل نقاط فحص من لحظة إنشاء الملف حتى الشحن النهائي.

1. مراجعة DFM (مرحلة التصميم):

   • توصية: التحقق من أن التفاوتات المحددة في الرسم تتطابق مع قدرات الشركة المصنعة.
   • خطر: تحديد ±0.01 مم على مخطط جهاز توجيه قياسي سيؤدي إلى تأخيرات أو رفض.
   • قبول: تأكيد استعلام هندسي (EQ).

2. التحكم في المواد الواردة:

   • توصية: قياس سمك الرقائق الخام ورقائق النحاس قبل المعالجة.
   • خطر: سمك العازل الخاطئ يؤثر على المعاوقة.
   • قبول: شهادة المطابقة (CoC) من مورد الرقائق.

3. التحقق من الحفر:

   • توصية: فحص تآكل ريشة الحفر ومواقع الثقوب باستخدام الأشعة السينية بعد الحفر ولكن قبل الطلاء.
   • خطر: انحراف الحفر يسبب تكسرًا لاحقًا في العملية.
   • قبول: فحص الحفر بالأشعة السينية.

4. الحفر ومحاذاة الطبقات:

   • توصية: استخدام الفحص البصري الآلي (AOI) لقياس عرض الخطوط والمسافات بينها فورًا بعد الحفر.
   • خطر: الحفر الزائد يقلل من عرض المسار، مما يزيد المقاومة.
   • قبول: تقرير نجاح/فشل الفحص البصري الآلي (AOI).

5. التصفيح (متعدد الطبقات):

• توصية: قياس السماكة الكلية بعد الضغط. مراقبة "الضغط الزائد" (المواد التي تخرج).
• مخاطرة: اللوحة سميكة جدًا لموصل الحافة.
• قبول: فحص بالميكرومتر على حافة اللوحة.

6. الانتهاء السطحي والطلاء:

   • توصية: قياس سمك الطلاء (HASL، ENIG، الذهب الصلب).
   • مخاطرة: مشاكل قابلية اللحام أو تقصف الذهب.
   • قبول: قياس بالفلورية للأشعة السينية (XRF).

7. التشكيل (التوجيه/القطع على شكل V):

   • توصية: التحقق من الأبعاد النهائية لـ تشكيل لوحة الدوائر المطبوعة مقابل الرسم الميكانيكي.
   • مخاطرة: اللوحة لا تتناسب مع الغلاف.
   • قبول: CMM أو مقياس قطع V متخصص.

8. فحص المقال الأول (FAI):

   • توصية: تقرير أبعاد كامل للوحدة الأولى المنتجة قبل تشغيل بقية الدفعة.
   • مخاطرة: خطأ منهجي يؤثر على الدفعة بأكملها.
   • قبول: تقرير FAI موقع.

9. مراقبة الجودة النهائية (FQC):

   • توصية: أخذ عينات بصرية وأبعاد بناءً على AQL (مستوى الجودة المقبول).
   • مخاطرة: شحن أجزاء معيبة.
   • قبول: تقرير تدقيق جودة لوحة الدوائر المطبوعة.

الأخطاء الشائعة (والنهج الصحيح)

حتى مع وجود عملية قوية، يمكن أن تحدث أخطاء إذا كانت الافتراضات الأساسية حول الفحص الأبعاد معيبة. تجنب هذه الأخطاء الشائعة يوفر الوقت والمال.

• الخطأ 1: التسامح المفرط

• المشكلة: غالبًا ما يطبق المصممون تفاوتًا شاملاً (مثل ±0.05 مم) على كامل محيط اللوحة بينما يكون مطلوبًا فقط لقطع موصل معين.

• التصحيح: استخدم الأبعاد والتفاوتات الهندسية (GD&T) لتطبيق تفاوتات صارمة فقط عند الضرورة. هذا يقلل بشكل كبير من تكاليف التصنيع.

• الخطأ 2: تجاهل خصائص المواد

  • المشكلة: الفشل في مراعاة التمدد الحراري أو الانكماش للمواد، خاصة في تصاميم لوحات الدوائر المرنة (Flex PCB).
  • التصحيح: ناقش عوامل القياس مع مهندسي APTPCB خلال مرحلة EQ للتعويض عن حركة المواد.

• الخطأ 3: الاعتماد فقط على الرسومات ثنائية الأبعاد

  • المشكلة: إرسال رسم PDF يتعارض مع ملفات Gerber.
  • التصحيح: ملف Gerber هو المصدر الرئيسي لبيانات التصنيع. يجب أن يحدد الرسم فقط التفاوتات والمتطلبات الخاصة، ولا يعيد تعريف الهندسة.

• الخطأ 4: نقاط مرجعية قياس غامضة

  • المشكلة: قياس الأبعاد من حافة اللوحة (التي يتم توجيهها ولها تفاوت) بدلاً من فتحة أداة أو علامة مرجعية (fiducial).
  • التصحيح: قم بإنشاء نقاط مرجعية واضحة (datums) تكون متسقة بين التصميم ومعدات الفحص.

• الخطأ 5: الخلط بين الفحص البصري والفحص الأبعاد

  • المشكلة: الافتراض أنه نظرًا لأن اللوحة "تبدو جيدة" (قناع لحام نظيف، تشطيب لامع)، فإن الأبعاد صحيحة.

• تصحيح: استخدم قائمة تحقق لـ معايير فحص لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) تفصل السمات الجمالية عن المقاييس الأبعاد.

• الخطأ 6: تخطي فحص المقال الأول (FAI)

  • المشكلة: الموافقة على الإنتاج الضخم بناءً على نموذج أولي تم تصنيعه قبل أشهر.
  • التصحيح: اطلب دائمًا فحص مقال أول جديد إذا كان هناك تغيير في المراجعة أو فترة طويلة بين دفعات الإنتاج.

الأسئلة الشائعة

لمعالجة الشكوك المتبقية فيما يتعلق بالتحقق الأبعاد، إليك إجابات على الأسئلة الأكثر شيوعًا.

س1: ما هي التفاوت القياسي لأبعاد محيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)؟ بالنسبة للتوجيه القياسي باستخدام الحاسب الآلي (CNC)، فإن المعيار الصناعي عادة ما يكون ±0.10 مم (±4 ميل). بالنسبة للقطع على شكل V (V-scoring)، يكون التفاوت أكثر تساهلاً قليلاً بسبب طبيعة سمك الشبكة المتبقي.

س2: كيف يتم قياس الانحناء والالتواء؟ توضع اللوحة على سطح مرجعي مستوٍ (لوح جرانيت). يتم قياس أقصى إزاحة رأسية وتقسيمها على الطول القطري للوحة للحصول على نسبة مئوية.

س3: هل يمكنني طلب فحص أبعاد بنسبة 100% لطلبي؟ نعم، ولكن عادة ما يتكبد ذلك تكلفة إضافية. يعتمد الإنتاج القياسي على أخذ العينات الإحصائية (AQL). الفحص بنسبة 100% شائع في تطبيقات الفضاء والطيران والتطبيقات الطبية.

س4: ما الفرق بين "البعد المرجعي" و"البعد الحرج"؟ البعد المرجعي هو للمعلومات فقط وليس له تفاوت صارم للقبول/الرفض. البعد الحرج يؤثر على الملاءمة أو الشكل أو الوظيفة ويجب التحقق منه. س5: كيف تفحص محاذاة الطبقات الداخلية؟ نستخدم أنظمة فحص بالأشعة السينية للنظر عبر اللوحة والتحقق من أن الوسادات الموجودة على الطبقات الداخلية تتوافق مع الثقوب المحفورة.

س6: هل سمك التشطيب السطحي يدخل ضمن سمك اللوحة الإجمالي؟ نعم، من الناحية الفنية، لكن التشطيبات مثل ENIG رقيقة جدًا (ميكرونات). يمكن لـ HASL (تسوية اللحام) أن يضيف سمكًا كبيرًا (يصل إلى 30-50 ميكرون) ويختلف عبر الوسادة.

س7: ما هي "قائمة التحقق من الفحص البصري"؟ هذه وثيقة يستخدمها مشغلو مراقبة الجودة للتحقق من العيوب التجميلية (الخدوش، النحاس المكشوف، تقشير قناع اللحام) والميزات الأبعاد الأساسية.

س8: لماذا تكون أحجام الثقوب لدي أصغر من حجم أداة الحفر؟ حجم أداة الحفر هو "القطر المحفور". بعد الحفر، يتم إضافة طلاء نحاسي إلى جدران الثقب، مما يقلل القطر إلى "حجم الثقب النهائي".

صفحات وأدوات ذات صلة

• نظام جودة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB): نظرة عامة على معايير وشهادات الجودة.
• فحص المقال الأول: شرح مفصل لعملية FAI.
• تحديد ملامح لوحات الدوائر المطبوعة (PCB Profiling): طرق لقطع وتشكيل محيط لوحة الدوائر المطبوعة.
• تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB Manufacturing): التوصيلات البينية عالية الكثافة التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في الأبعاد.
• قدرات لوحات الدوائر المطبوعة المرنة (Flex PCB Capabilities): تفاصيل حول تفاوتات الدوائر المرنة.

مسرد المصطلحات (المصطلحات الرئيسية)

المصطلح	التعريف
AQL (مستوى الجودة المقبول)	معيار إحصائي يستخدم لتحديد حجم العينة للفحص وعدد العيوب المسموح بها.
AOI (الفحص البصري الآلي)	نظام يستخدم الكاميرات ومعالجة الصور للكشف عن العيوب في المسارات واللحام والمكونات.
التقوس والالتواء	انحراف عن الاستواء. التقوس هو انحناء أسطواني؛ الالتواء هو تشوه حيث لا تكون الزوايا على نفس المستوى.
CMM (آلة قياس الإحداثيات)	جهاز يقيس هندسة الأجسام المادية عن طريق استشعار نقاط منفصلة على السطح بمسبار.
Cpk (مؤشر قدرة العملية)	مقياس إحصائي لقدرة العملية على إنتاج مخرجات ضمن حدود المواصفات.
مرجع	مستوى أو نقطة أو محور نظري دقيق يتم منه إجراء قياس الأبعاد.
FAI (فحص المقال الأول)	التحقق من الوحدة الأولى المنتجة لضمان أن عملية التصنيع تنتج جزءًا صحيحًا.
GD&T	التحديد الهندسي للأبعاد والتفاوتات؛ نظام لتعريف وتوصيل التفاوتات الهندسية.
ملف جربر	تنسيق الملف القياسي المستخدم بواسطة برامج صناعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لوصف صور لوحات الدوائر المطبوعة.
IPC-A-600	المعيار الصناعي لمقبولية اللوحات المطبوعة (المعايير البصرية والأبعاد).
المترولوجيا	الدراسة العلمية للقياس.
التفاوت	المقدار الكلي المسموح به لتغير بعد معين.
VMS (نظام قياس الفيديو)	نظام قياس بدون تلامس يستخدم البصريات والبرمجيات لقياس الميزات الصغيرة.

الخلاصة (الخطوات التالية)

إن دليل الفحص الأبعاد القوي ليس مجرد قائمة تحقق؛ بل هو فلسفة لضمان الجودة تضمن ترجمة تصميماتك الإلكترونية بشكل مثالي إلى واقع مادي. من فهم المقاييس الهامة مثل تحمل الثقوب وعرض المسار إلى اختيار طريقة الفحص الصحيحة لسيناريوك المحدد، يمنع الاهتمام بالتفاصيل فشل التصنيع المكلف.

سواء كنت تقوم ببناء نموذج أولي بسيط أو نظام فضاء جوي معقد، تظل عملية التحقق هي الضمانة لسلامة منتجك. عند تقديم بياناتك للحصول على عرض أسعار أو مراجعة DFM إلى APTPCB، تأكد من توفير:

1. ملفات Gerber: البيانات الرئيسية للهندسة.
2. رسم التصنيع: تحديد التفاوتات الحرجة، التراص، والمواد.
3. معايير الفحص: حدود النجاح/الفشل المحددة بوضوح (مثل IPC الفئة 2 أو 3).
4. متطلبات خاصة: أي احتياجات أبعاد غير قياسية (مثل توجيه العمق المتحكم به).

من خلال مواءمة مواصفات التصميم الخاصة بك مع قدرات التصنيع، فإنك تضمن عملية إنتاج سلسة ومنتجًا نهائيًا عالي الجودة.

Related links

• تقنية لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة (HDI PCB)
• فحص المقال الأول
• تشكيل لوحة الدوائر المطبوعة
• جودة لوحة الدوائر المطبوعة
• لوحات الدوائر المرنة (Flex PCB)