تجميع (Panelization) الـFPC وحوامل النقل: تصميم القضبان وثقوب التثبيت وقائمة التجميع

النقاط الرئيسية

تجميع FPC وحواملها ضروريان لتحويل الدوائر المرنة الواهية إلى وحدات قوية قادرة على التجميع الآلي.
يعمل التجميع على تحسين استخدام المواد والإنتاجية، بينما توفر الحوامل الصلابة اللازمة لعمليات SMT.
يعتمد الاختيار بين التثبيتات المغناطيسية، أو شريط السيليكون، أو المشابك الميكانيكية بشكل كبير على حجم الإنتاج والميزانية.
يعد عدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE) بين FPC والحامل سببًا رئيسيًا لعيوب التجميع.
يعد الوضع الصحيح لفتحات الأدوات ومحاذاة العلامات المرجعية غير قابلين للتفاوض من أجل وضع دقيق للمكونات.
يتضمن التحقق من الصحة فحص قوة الالتصاق، والاستقرار الحراري، وسهولة فك التجميع.

# تجميع (Panelization) الـتجميع لوحات الدوائر المرنة (FPC) وحواملها حقًا (النطاق والحدود)

يضع فهم التعريفات الأساسية الأساس لإتقان تجميع الدوائر المرنة. تشير تجميع FPC وحواملها إلى الاستراتيجية المجمعة لتجميع الدوائر المطبوعة المرنة (FPCs) الفردية في مصفوفة وتثبيتها على هيكل دعم صلب للتصنيع. على عكس لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة (PCBs)، فإن لوحات الدوائر المطبوعة المرنة (FPCs) رقيقة ومرنة. لا يمكنها المرور عبر خط تقنية التثبيت السطحي (SMT) القياسي بمفردها. تجميع اللوحات يجمع وحدات متعددة معًا لزيادة استخدام لوحة الإنتاج إلى أقصى حد. تعمل الحوامل (وتسمى أيضًا المنصات أو الصواني أو الرقصات) كمقوي مؤقت. تحافظ على لوحات FPC المجمعة مسطحة أثناء الطباعة والتثبيت واللحام بالانصهار.

في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، نؤكد أن هذا ليس مجرد قرار يتعلق بالأدوات. إنه خيار هندسي شامل يؤثر على الإنتاجية والتكلفة وموثوقية المكونات. يغطي نطاق هذا الدليل سير العمل بالكامل، من تصميم المصفوفة الأولي إلى الفصل النهائي للدوائر.

لإلقاء نظرة أوسع على كيفية ملاءمة ذلك للعملية العامة، يمكنك مراجعة قدراتنا في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة.

المقاييس المهمة (كيفية تقييم الجودة)

لضمان قوة عملية التجميع الخاصة بك، يجب عليك قياس مؤشرات أداء محددة تتعلق بتصميم الحامل واللوحة.

المقياس	لماذا يهم	النطاق النموذجي أو العوامل المؤثرة	كيفية القياس
معدل استخدام اللوحة	يحدد كفاءة التكلفة لكل وحدة.	60% – 85% (الأعلى أفضل، لكن يعتمد على الشكل).	(المساحة الكلية لـ FPCs / المساحة الكلية للوحة) × 100.
التسطح / الاعوجاج	حاسم لدقة طباعة معجون اللحام.	< 0.5% من الطول القطري (معايير IPC).	قياس الملامح بالليزر أو مقاييس السماكة على لوحة سطحية.
عدم تطابق CTE	يسبب إجهادًا على وصلات اللحام أثناء إعادة التدفق.	FPC (بولي إيميد) مقابل الحامل (ديورستون/ألومنيوم).	اختبارات الدورة الحرارية لملاحظة فروق التمدد.
---	---	---	---
دقة المحاذاة	يضمن استقرار المكونات على الوسادات، وليس على القناع.	±0.05 مم إلى ±0.1 مم حسب الخطوة.	CMM بصري أو فحص بصري آلي (AOI).
بقايا اللاصق	يؤثر على الجودة الجمالية والعمليات اللاحقة.	يجب ألا يكون هناك أي بقايا مرئية بعد الإزالة.	فحص بصري تحت التكبير.
عمر الحامل الافتراضي	يؤثر على استهلاك تكلفة الأدوات.	500 – 2,000 دورة (حسب المادة).	تتبع السجلات للدورات مقابل التدهور.
الاستقرار الحراري	يجب أن يتحمل الحامل درجات حرارة إعادة التدفق دون تشوه.	حتى 260 درجة مئوية – 280 درجة مئوية لملفات اللحام الخالية من الرصاص.	اختبار الفرن متبوعًا بفحوصات الأبعاد.

إرشادات الاختيار حسب السيناريو (المقايضات)

بمجرد فهمك للمقاييس، يجب عليك اختيار الاستراتيجية الصحيحة بناءً على حجم الإنتاج المحدد وتعقيد التصميم.

1. الإلكترونيات الاستهلاكية عالية الحجم

الطريقة: حوامل مغناطيسية (Mag-Jigs).
المقايضة: تكلفة أدوات أولية عالية مقابل تحميل/تفريغ سريع للغاية.
الأفضل لـ: الهواتف الذكية، الأجهزة القابلة للارتداء، وأجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بأكثر من 10 آلاف وحدة.

2. النماذج الأولية سريعة التحول

الطريقة: شريط سيليكون عالي الحرارة على حامل FR4.
المقايضة: تكلفة أدوات أقل مقابل تطبيق وإزالة يدوية أبطأ.
الأفضل لـ: تصاميم إثبات المفهوم أو دفعات أقل من 50 وحدة.

3. تجميع SMT ذو وجهين

الطريقة: منصات ميكانيكية مخصصة ذات تجاويف.
المفاضلة: تصميم معقد مطلوب لحماية المكونات السفلية مقابل موثوقية عالية.
الأفضل لـ: لوحات الدوائر المرنة الكثيفة (FPCs) ذات المكونات على الطبقتين العلوية والسفلية.

4. تصاميم صلبة-مرنة

الطريقة: توجيه الألسنة داخل اللوحة (غالبًا لا يلزم حامل خارجي).
المفاضلة: هدر المواد في الجزء الصلب مقابل التعامل المبسط.
الأفضل لـ: التصاميم التي يوفر فيها الجزء الصلب ثباتًا كافيًا للناقل.

5. اللحام بدرجة حرارة عالية / الخالي من الرصاص

الطريقة: حوامل من الحجر الصناعي (Durostone).
المفاضلة: مادة باهظة الثمن مقابل استقرار حراري ممتاز وعمر افتراضي طويل.
الأفضل لـ: تطبيقات السيارات أو الفضاء التي تتطلب تحملًا حراريًا عاليًا.

6. الأشكال المعقدة / الأشكال الغريبة

الطريقة: صواني من الفولاذ المقاوم للصدأ مقطوعة بالليزر.
المفاضلة: الوزن الثقيل وتأثير المشتت الحراري مقابل المتانة والدقة القصوى.
الأفضل لـ: لوحات الدوائر المرنة (FPCs) ذات الأشكال الهندسية غير القياسية التي تحتاج إلى دعم محيطي دقيق.

من التصميم إلى التصنيع (نقاط فحص التنفيذ)

بعد اختيار الطريقة، ينتقل التركيز إلى التنفيذ في أرض المصنع لضمان أداء تجميع لوحات الدوائر المرنة (FPC) وحواملها كما هو مخطط له.

يعد الالتزام الصارم بـ إرشادات DFM أمرًا ضروريًا خلال هذه الخطوات.

مراجعة تصميم اللوحة

توصية: إضافة قضبان نفايات (5-10 مم) حول مصفوفة FPC.
- خطر: قد تتلف أحزمة النقل حواف FPC إذا كانت القضبان ضيقة جدًا.
- قبول: التصميم يجتاز فحص DRC لخلوص الحواف.

وضع العلامات المرجعية (Fiducial)
- توصية: وضع علامات مرجعية عالمية على الحامل وعلامات مرجعية محلية على FPC.
- خطر: تفشل أنظمة الرؤية في محاذاة الاستنسل أو آلة الالتقاط والوضع.
- قبول: تتعرف الآلة بنجاح على جميع علامات المحاذاة.
محاذاة فتحات الأدوات
- توصية: استخدام أحجام دبابيس قياسية (مثل 2.0 مم، 3.0 مم) وضمان تفاوت دقيق.
- خطر: انزياح FPC على الحامل أثناء الحركة.
- قبول: FPC يتناسب بإحكام مع الدبابيس دون انبعاج.
تحضير مادة الحامل
- توصية: خبز الحوامل المصنوعة من الحجر الصناعي مسبقًا لإزالة الرطوبة.
- خطر: انفصال الطبقات أو انبعاث الغازات أثناء إعادة التدفق.
- قبول: لا توجد فقاعات أو تشوه بعد دورة الخبز.
تطبيق اللاصق (في حال استخدام الشريط)
- توصية: تطبيق الشريط اللاصق فقط في المناطق غير الحرجة بعيدًا عن الفوط.
- خطر: تسرب اللاصق على فوط اللحام، مما يمنع التبلل.
- قبول: الفحص البصري يؤكد خلو الفوط.
تحميل FPC
- توصية: استخدام أداة تثبيت أو تركيب للمساعدة في التحميل اليدوي.
- خطر: تباين المشغل يسبب عدم المحاذاة.
- قبول: تحديد موضع ثابت عبر 10 لوحات عينة.
طباعة معجون اللحام

توصية: دعم منطقة FPC بالكامل من الأسفل.
- خطر: تأثير "الترامبولين" يسبب ترسبًا ضعيفًا للمعجون.
- قبول: فحص SPI ثلاثي الأبعاد (فحص معجون اللحام) يظهر الحجم الصحيح.

تحديد ملف تعريف إعادة التدفق
- توصية: توصيل المزدوجات الحرارية بـ FPC، وليس فقط بالحامل.
- خطر: الكتلة الحرارية للحامل تمنع FPC من الوصول إلى درجة حرارة السيولة.
- قبول: يقع الملف التعريفي ضمن نافذة مواصفات معجون اللحام.
التبريد والتفريغ
- توصية: السماح للحامل بالتبريد قبل إزالة FPC.
- خطر: اللاصق الساخن يترك بقايا أو يمزق ركيزة FPC.
- قبول: إزالة نظيفة بدون أي ضرر مادي.
إزالة الألواح
- توصية: استخدام القطع بالليزر أو قوالب التثقيب لـ FPCs.
- خطر: التمزق اليدوي يخلق شقوقًا دقيقة في المسارات.
- قبول: فحص الحواف بالمجهر لا يظهر أي تمزق.

الأخطاء الشائعة (والنهج الصحيح)

حتى مع وجود خطة قوية، يمكن أن تؤدي أخطاء محددة إلى تعطيل عملية تجميع وحوامل FPC، مما يؤدي إلى الهدر.

خطأ: الاعتماد فقط على "ألسنة الفصل" لـ FPCs.
- تصحيح: FPCs مرنة جدًا بحيث لا يمكن الاعتماد على "نقاط الفصل" القياسية وحدها. استخدم دعمًا صلبًا للحامل أو إزالة الألواح بالليزر.
خطأ: تجاهل الكتلة الحرارية للحامل.
تصحيح: الحامل يمتص الحرارة. يجب عليك زيادة إعدادات فرن إعادة التدفق للتعويض، وإلا ستحصل على وصلات لحام باردة.
خطأ: وضع العلامات المرجعية (fiducials) فقط على سكة النفايات.
- تصحيح: بسبب تمدد لوحة الدوائر المرنة (FPC)، تحتاج إلى علامات مرجعية محلية بالقرب من المكونات ذات الخطوة الدقيقة (مثل BGAs أو الموصلات) لوضع دقيق.
خطأ: استخدام شريط لاصق عادي.
- تصحيح: الشريط العادي يذوب أو يترك بقايا. استخدم فقط أشرطة البولي إيميد أو السيليكون المقاومة للحرارة العالية والآمنة ضد التفريغ الكهروستاتيكي (ESD).
خطأ: تصميم اللوحة دون مراعاة حجم الحامل.
- تصحيح: يجب أن تتناسب لوحة FPC مع أبعاد الحامل القياسية لورشة التجميع الخاصة بك. تحقق دائمًا من الأبعاد القصوى أولاً.
خطأ: إعادة استخدام الحوامل بعد انتهاء دورة حياتها.
- تصحيح: الحوامل البالية تفقد استواءها. طبق نظام تتبع لإخراج الحوامل من الخدمة بعد عدد محدد من الدورات.
خطأ: نسيان تخفيف التمدد.
- تصحيح: إذا تمددت لوحة FPC أكثر من الحامل، فسوف تنحني. صمم التثبيت للسماح بحركة طفيفة أو استخدم نوابض شد.

الأسئلة الشائعة

لتوضيح الشكوك المتبقية، إليك إجابات على الاستفسارات المتكررة حول تجميع الدوائر المرنة.

1. هل يمكنني تجميع لوحات FPC بدون حامل؟ بشكل عام، لا. ما لم تكن لوحة Rigid-Flex ذات قسم صلب كبير، فإن لوحات FPC القياسية واهية جدًا بالنسبة لناقلات SMT.

2. ما هو الحجم القياسي للوحة FPC؟ الأحجام الشائعة للعمل تتراوح حوالي 250 مم × 300 مم، ولكن هذا يعتمد على حدود الماكينة. يمكن لـ APTPCB تقديم المشورة بشأن حجم المصفوفة الأمثل.

3. كم يكلف الحامل المخصص؟ الحوامل البسيطة من نوع FR4 رخيصة (20-50 دولارًا)، بينما يمكن أن تكلف التركيبات المغناطيسية المعقدة من Durostone مئات الدولارات لكل منها.

4. هل الحامل قابل لإعادة الاستخدام؟ نعم. يمكن للحوامل المصنوعة من الحجر الصناعي عالي الجودة أن تدوم لآلاف الدورات إذا تم التعامل معها بشكل صحيح.

5. هل يؤثر التجميع في لوحات على التحكم في المعاوقة؟ يمكن أن يؤثر. يجب أن يعكس توازن النحاس على قضبان النفايات لوحة الدوائر المرنة (FPC) لمنع النقش غير المتساوي، مما يؤثر على عرض المسار والمعاوقة.

6. ما هو الحد الأدنى للمسافة بين لوحات الدوائر المرنة (FPCs) على لوحة؟ نوصي بمسافة لا تقل عن 2 مم إلى 3 مم للسماح بتسامح قطع القوالب أو الليزر.

7. هل يمكنني استخدام حامل مغناطيسي للتجميع على الوجهين؟ نعم، ولكن يجب تصميم الحامل بجيوب لحماية المكونات التي تم لحامها بالفعل على الجانب الأول.

8. لماذا تتشوه لوحة الدوائر المرنة (FPC) الخاصة بي بعد إعادة التدفق؟ من المحتمل أن يكون هذا بسبب عدم تطابق معامل التمدد الحراري (CTE) بين مادة لوحة الدوائر المرنة (FPC) والحامل، أو التبريد غير المتساوي.

9. هل أحتاج إلى ملفات Gerber خاصة للحامل؟ نعم. يجب عليك تقديم رسم يوضح فتحات الأدوات، ومناطق الحظر، ومواقع العلامات المرجعية المفضلة.

10. ما هو أفضل مادة لحوامل إعادة التدفق الخالية من الرصاص؟ Durostone أو المواد المركبة المماثلة المقواة بالزجاج هي الأفضل بسبب استقرارها الحراري.

مسرد المصطلحات (المصطلحات الرئيسية)

فيما يلي جدول مرجعي للمصطلحات الفنية المستخدمة في هذا الدليل.

المصطلح	التعريف
Array	مجموعة من الدوائر مرتبة في مصفوفة للمعالجة المتزامنة.
Breakaway Tab	نقطة اتصال صغيرة تثبت الدائرة بإطار اللوحة.
Carrier / Pallet	أداة تثبيت صلبة تستخدم لنقل الدوائر المرنة عبر معدات التجميع.
CTE	معامل التمدد الحراري؛ مقدار تمدد المادة مع الحرارة.
Depanelization	عملية فصل الدوائر الفردية عن مصفوفة اللوحة.
Durostone	مادة صناعية شديدة التحمل تستخدم لصنع منصات لحام عالية الحرارة.
Fiducial	علامة بصرية تستخدمها الآلات لمحاذاة اللوحة أو الاستنسل.
FPC	دائرة مطبوعة مرنة؛ لوحة دوائر مصنوعة من بوليمر مرن.
Reflow	عملية اللحام حيث يتم صهر المعجون لربط المكونات.
SMT	تقنية التثبيت السطحي؛ طريقة وضع المكونات مباشرة على اللوحة.
Tooling Hole	ثقب غير مطلي يستخدم لتثبيت اللوحة بالحامل أو الأداة.
Waste Rail	حافة اللوحة التي يتم التخلص منها بعد فصل الألواح.
Webbing	المادة المتبقية بين الألواح الفردية في مصفوفة اللوحة.

الخلاصة (الخطوات التالية)

إن إتقان تجميع لوحات الدوائر المرنة (FPC) وحواملها هو الجسر بين التصميم الوظيفي والمنتج القابل للتصنيع. من خلال اختيار مادة الحامل المناسبة، وتحسين تخطيط اللوحة، والتحقق من صحة عملية التجميع، فإنك تضمن إنتاجية عالية وموثوقية طويلة الأمد.

في APTPCB، نساعد العملاء بدءًا من مرحلة التصميم الأولية وحتى الإنتاج بكميات كبيرة. للحصول على أدق عرض أسعار وملاحظات حول قابلية التصنيع (DFM)، يرجى تقديم ما يلي عند الاتصال بفريق الهندسة لدينا:

ملفات جربر (Gerber Files): بما في ذلك مخطط الوحدة الفردية.
رسم اللوحة: إذا كان لديك تصميم مصفوفة مفضل.
جانب التجميع: علوي، سفلي، أو كلاهما.
ارتفاع المكون: لضمان أن تكون تجاويف الحامل عميقة بما يكفي.
تقديرات الحجم: لمساعدتنا في التوصية بنوع الحامل الأكثر فعالية من حيث التكلفة (شريط لاصق مقابل مغناطيسي).

التخطيط السليم اليوم يمنع عمليات إعادة التصميم المكلفة غدًا. تأكد من دعم دوائرك المرنة بشكل صحيح لتجربة تصنيع سلسة.