استراتيجية قسيمة المقطع الدقيق

تُعد استراتيجية قسائم الفحص المجهري القوية هي الدفاع الأساسي ضد العيوب الكامنة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). فبينما يؤكد الاختبار الكهربائي الاستمرارية، إلا أنه لا يستطيع اكتشاف نقاط الضعف الهيكلية مثل الطلاء الرقيق، أو انحرافات التسجيل الداخلية، أو التشققات الوشيكة في البرميل. بالنسبة للمهندسين ومديري الجودة، يضمن تحديد استراتيجية القسائم الصحيحة أن اللوحات المستلمة من APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة) تلبي متطلبات IPC الصارمة من الفئة 2 أو الفئة 3 دون الحاجة إلى اختبارات تدميرية على وحدة لوحة الدوائر المطبوعة الفعلية.

يوضح هذا الدليل كيفية تنفيذ استراتيجية تحقق توازن بين استخدام اللوحة وضمان الجودة الصارم.

إجابة سريعة (30 ثانية)

تعتمد الاستراتيجية الناجحة على أخذ عينات تمثيلية والتنسيب الصحيح.

التنسيب أمر بالغ الأهمية: ضع القسائم في الزوايا القطرية للوحة التصنيع لالتقاط أسوأ توزيع للطلاء (مناطق الكثافة المنخفضة للتيار).
مطابقة هيكل الثقوب (Via): يجب أن تحتوي القسيمة على هياكل الثقوب الدقيقة (عمياء، مدفونة، وثقوب كاملة) ونسب الأبعاد المستخدمة في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة الفعلي.
الامتثال لمعايير IPC: استخدم التصميمات القياسية IPC-2221/IPC-6012 (مثل القسيمة A للثقوب، والقسيمة B للطلاء) ما لم يتم التحقق من تصميم مخصص.
الإجهاد الحراري: قم دائمًا بإخضاع القسائم لاختبارات الطفو باللحام (288 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ) قبل التقطيع العرضي لمحاكاة إجهاد التجميع.
التردد: بالنسبة للفئة 3، يجب اختبار كل لوحة؛ أما بالنسبة للفئة 2، فغالبًا ما يكون أخذ العينات على أساس الدفعة مقبولاً.
التحقق: تأكد من أن مستويات الأرض/الطاقة في الكوبون تتطابق مع وزن النحاس في لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لمحاكاة ضغط التصفيح الواقعي.

متى تنطبق استراتيجية كوبونات المقاطع الدقيقة (ومتى لا تنطبق)

يساعد فهم متى يجب تطبيق نظام كوبونات صارم في تحسين التكاليف وأوقات التسليم.

متى يجب تطبيق استراتيجية صارمة:

طلبات الموثوقية العالية: تتطلب منتجات IPC الفئة 3 (الفضاء، الطبية، السيارات) دليلاً على السلامة الهيكلية لكل لوحة.
تكوينات الطبقات المعقدة: التصميمات ذات الفتحات العمياء/المدفونة أو عدد الطبقات الكبير (أكثر من 10 طبقات) حيث يصعب التحقق من التسجيل بصريًا.
تأهيل مورد جديد: عند التحقق من قدرات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة لمورد جديد، توفر الكوبونات النظرة الوحيدة داخل خزانات الطلاء الخاصة بهم.
المعاوقة المتحكّم بها: الكوبونات ضرورية لقياس سمك العازل ودقة عرض المسار بعد الحفر.
التحقق من المواد: عند استخدام ركائز متخصصة مثل مواد Isola PCB، تتحقق الكوبونات من أن دورات التصفيح لم تؤدِ إلى تدهور الراتنج.

متى قد لا يكون ذلك ضروريًا:

النماذج الأولية البسيطة: بالنسبة للوحات ثنائية الطبقات ذات الفتحات القياسية، عادةً ما يكون الاختبار الكهربائي والفحص البصري كافيين.
لوحات أحادية الجانب: لا توجد فتحات مطلية (PTH) للفحص، مما يجعل التقطيع العرضي زائدًا عن الحاجة إلى حد كبير.
إلكترونيات استهلاكية غير حرجة: إذا كانت فئة IPC 1 مقبولة، فإن تكلفة تحليل القسائم المدمرة لكل لوحة قد تفوق الفوائد.
تسليم سريع (24 ساعة): يستغرق تحليل المقاطع الدقيقة الكامل وقتًا (التغطية، المعالجة، الطحن)؛ غالبًا ما تعتمد النماذج الأولية السريعة على بيانات الاختبار الكهربائي فقط.

القواعد والمواصفات

بمجرد تحديد أن استراتيجية قسيمة المقطع الدقيق مطلوبة، يجب استيفاء معايير محددة لضمان صحة البيانات.

القاعدة	القيمة/النطاق الموصى به	لماذا يهم	كيفية التحقق	إذا تم تجاهله
موقع القسيمة	زوايا اللوحة القطرية	يكون الطلاء أرق في المركز وأكثر سمكًا في الزوايا؛ كما تظهر الزوايا أقصى إزاحة في التسجيل.	تحقق من رسم تقسيم اللوحة (Gerber).	اجتياز خاطئ؛ قد تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة الفعلية على طلاء رقيق في المركز.
سمك طلاء النحاس	الفئة 2: >20 ميكرومتر متوسط الفئة 3: >25 ميكرومتر متوسط	يضمن سلامة الأسطوانة أثناء التمدد الحراري (التجميع).	قم بالقياس في 3 نقاط في الأسطوانة عبر المجهر.	تشققات الأسطوانة أثناء إعادة التدفق أو التشغيل الميداني.
التراجع (سلبي)	بحد أقصى 13 ميكرومتر (0.5 ميل)	يؤدي التراجع المفرط إلى فصل الطبقات الداخلية عن الأسطوانة.	قم بقياس المسافة من جدار الفتحة إلى النحاس الداخلي.	دوائر مفتوحة تحت الحمل الحراري (فشل متقطع).
التغلغل الشعري	الفئة 2: <100µm الفئة 3: <80µm	يمكن للمواد الكيميائية التي تنتقل على طول الألياف الزجاجية أن تسبب قصورًا بين الفتحات.	قياس أقصى تغلغل للنحاس في العازل.	فشل CAF (الفتيل الأنودي الموصل) على المدى الطويل.
الحلقة الحلقية	الفئة 2: مسموح بالكسر (90°) الفئة 3: 50µm كحد أدنى	يضمن الاتصال الميكانيكي بين الفتحة والوسادة.	القياس من حافة الفتحة إلى حافة الوسادة (من الأعلى أو مقطع عرضي).	دوائر مفتوحة إذا انحرف الثقب قليلاً.
تراجع الراتنج	<40% من جدار الفتحة (الفئة 2)	يشير إلى سوء عملية الحفر أو إزالة التلطيخ.	فحص بصري لواجهة جدار الفتحة.	فراغات الطلاء وانبعاث الغازات أثناء اللحام.
سمك قناع اللحام	>8µm فوق الموصلات	يوفر عزلًا كهربائيًا ويمنع جسور اللحام.	قياس ارتفاع القناع فوق مسار النحاس.	نحاس مكشوف، تآكل، أو قصور.
سمك العازل	±10% من مواصفات التراص	حاسم للتحكم في المعاوقة والعزل عالي الجهد.	قياس المسافة بين طبقات النحاس.	عدم تطابق المعاوقة؛ فقدان سلامة الإشارة.
تشوه رأس المسمار	<1.5 × سمك النحاس	يحدث بسبب لقم الثقب الباهتة التي تشوه طبقات النحاس الداخلية.	قياس تشوه النحاس للطبقة الداخلية عند جدار الفتحة.	وصلات داخلية ضعيفة (ICD).
إزالة التلطيخ	إزالة 100%	تلطيخ الراتنج يمنع الاتصال الكهربائي بين الطبقة الداخلية والفتحة.	فحص الواجهة بين النحاس الداخلي والنحاس المطلي.	دائرة مفتوحة فورية أو مقاومة عالية.

خطوات التنفيذ

يتطلب تطبيق هذه الاستراتيجية التنسيق بين فريق التصميم والشركة المصنعة.

تحديد متطلبات فئة IPC
- الإجراء: ذكر فئة IPC 2 أو 3 صراحةً في ملاحظات التصنيع.
- المعلمة: IPC-6012.
- التحقق: التأكد من أن عرض الأسعار يعكس مستوى الفحص الصحيح.
اختيار تصميم القسيمة (Coupon)
- الإجراء: اختيار قسائم IPC القياسية (A, B, D) أو تصميم قسائم مخصصة إذا تم استخدام هياكل ثقوب فريدة.
- المعلمة: يجب أن يتطابق نوع القسيمة مع ميزات لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) (مثل الثقوب العمياء).
- التحقق: التأكد من أن ثقوب القسيمة لها نفس نسبة العرض إلى الارتفاع مثل لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
تجميع اللوحات (Panelization) والتنسيب
- الإجراء: وضع القسائم على لوحة التصنيع، عادةً على القضبان القابلة للكسر.
- المعلمة: 2 قسيمة كحد أدنى لكل لوحة (في الزوايا المتقابلة).
- التحقق: مراجعة خريطة اللوحة للتأكد من أن القسائم ليست في مناطق "وهمية".
محاكاة الإجهاد الحراري
- الإجراء: تعريض القسيمة لمحاكاة طفو اللحام أو إعادة التدفق قبل التغطية بالراتنج.
- المعلمة: 288 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ (نموذجي).
- التحقق: التأكد من عدم حدوث تفكك أو رفع بعد الإجهاد.
التغطية بالراتنج (Encapsulation)
- الإجراء: صب القسيمة في راتنج إيبوكسي شفاف لدعم الهيكل أثناء الطحن.
- المعلمة: وقت المعالجة والصلابة (Shore D).
- التحقق: التأكد من عدم وجود فقاعات هواء محاصرة بالقرب من الثقوب المستهدفة.
الطحن والتلميع

الإجراء: الطحن حتى مركز برميل الفتحة باستخدام حبيبات كاشطة أدق تدريجياً.
المعلمة: دقة الخط المركزي ±10%.
التحقق: يجب أن يتطابق قطر الفتحة في المقطع العرضي مع قطر المثقاب.

النقش المجهري
- الإجراء: نقش السطح المصقول برفق للكشف عن بنية الحبيبات وخطوط فصل الطبقات.
- المعلمة: مدة النقش (ثوانٍ).
- التحقق: يجب أن تكون حدود الحبيبات بين الرقاقة والنحاس المطلي مرئية.
التحليل المجهري
- الإجراء: الفحص بتكبير 100x و 200x.
- المعلمة: القياس مقابل جدول "القواعد والمواصفات".
- التحقق: التقاط صور لـ نموذج تقرير FA.
تسجيل البيانات
- الإجراء: تسجيل جميع القياسات في تقرير الجودة.
- المعلمة: معايير النجاح/الفشل.
- التحقق: الإشارة إلى أي انحراف نحو حدود المواصفات الدنيا.

أنماط الفشل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

عندما تكشف استراتيجية قسيمة المقطع المجهري عن عيوب، يلزم استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل منهجي لإنقاذ الدفعة أو تصحيح العملية للتشغيل التالي.

1. فراغات الطلاء (ثقوب في البرميل)

العرض: نحاس غير متصل في جدار الفتحة.
الأسباب: فقاعات هواء محاصرة أثناء الطلاء، إزالة بقايا غير كافية، أو حطام في الثقوب.
التحققات: فحص معلمات عملية إزالة البقايا والتحريك في خزانات الطلاء.
الإصلاح: زيادة الاهتزاز/التحريك في الخزانات؛ تحسين خطوات التنظيف/التكييف.
الوقاية: صيانة دورية لرفوف الطلاء وأنظمة الترشيح.

2. تشققات الزاوية (تشققات البرميل)

العرض: كسر في برميل النحاس، عادة عند نقطة التقاء مع وسادة السطح (الركبة).
الأسباب: عدم تطابق عالٍ في معامل التمدد الحراري (CTE)، نحاس هش، أو طلاء رقيق.
الفحوصات: التحقق من معامل التمدد الحراري (CTE) للمادة الرقائقية على المحور Z؛ فحص قوة الشد للنحاس.
الحل: استخدام مواد ذات معامل تمدد حراري (CTE) أقل أو زيادة سمك الطلاء (>25µm).
الوقاية: تطبيق اختبارات شد دورية لحمام الطلاء.

3. انفصال الطبقة الداخلية (ICD)

العرض: انفصال بين النحاس المطلي ورقائق الطبقة الداخلية.
الأسباب: بقايا الراتنج (smear) على النحاس الداخلي، أو نقش دقيق غير كافٍ قبل الطلاء.
الفحوصات: مراجعة فعالية إزالة الراتنج بالبلازما أو المواد الكيميائية.
الحل: دورة إزالة راتنج قوية؛ ضمان رؤية "الاتصال ثلاثي النقاط".
الوقاية: مراقبة عمر لقمة الحفر (اللقم الباهتة تسبب تلطيخًا مفرطًا).

4. رفع الوسادة

العرض: انفصال وسادة السطح عن الرقائق بعد الإجهاد الحراري.
الأسباب: حرارة مفرطة أثناء إعادة التدفق/تعويم اللحام، أو ضعف التصاق الرقائق بالراتنج.
الفحوصات: التحقق من الملف الحراري؛ التحقق من درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg) للرقائق.
الحل: التبديل إلى مواد ذات درجة حرارة انتقال زجاجي (Tg) عالية؛ تقليل الصدمة الحرارية.
الوقاية: الالتزام الصارم بـ إرشادات DFM فيما يتعلق بحجم الوسادة والتخفيف الحراري.

5. الفراغات الإسفينية

عرض: فراغات في الزاوية حيث تلتقي الطبقة الداخلية بالثقب المحفور.
الأسباب: إزالة غير كاملة للراتنج أو امتصاص ضعيف للمحفز في الزاوية.
الفحوصات: فحص جودة جدار الثقب بعد الحفر.
الإصلاح: تحسين اختراق المكيف؛ ضبط سرعات/تغذيات الحفر.
الوقاية: تحسين حمل رقائق المثقاب لمنع التخدش.

6. خشونة / عقيدات

عرض: سطح طلاء غير مستوٍ داخل الأسطوانة.
الأسباب: جسيمات في محلول الطلاء أو كثافة تيار مفرطة.
الفحوصات: سجلات صيانة الفلتر؛ تباعد الأنود/الكاثود.
الإصلاح: تصفية الحمام؛ تقليل تيار الطلاء.
الوقاية: ترشيح مستمر وطلاء وهمي لإزالة الشوائب.

قرارات التصميم

تؤثر القرارات الاستراتيجية في مرحلة التصميم على فعالية تحليل المقاطع الدقيقة.

القسائم القياسية مقابل القسائم المخصصة تستخدم معظم التصميمات قسائم IPC القياسية (مثل IPC-2221 النوع A/B). ومع ذلك، إذا كان تصميمك يستخدم ميكروفيا مكدسة أو مصفوفات فيا حرارية فريدة، فقد لا تمثل القسائم القياسية المخاطر. في هذه الحالات، من الضروري تصميم قسيمة مخصصة تحاكي الميزة عالية المخاطر المحددة. يمكن لمهندسي APTPCB المساعدة في وضع هذه الهياكل المخصصة على قضبان اللوحة.

استخدام اللوحة مقابل ضمان الجودة إضافة القسائم تقلل من المساحة القابلة للاستخدام على اللوحة، مما قد يقلل من عدد اللوحات لكل لوحة.

الاستراتيجية: بالنسبة للوحات عالية الحجم ومنخفضة المخاطر، استخدم الحد الأدنى من القسائم (زاويتين).
استراتيجية: بالنسبة للنماذج الأولية عالية القيمة، أعطِ الأولوية للقسائم على العائد لضمان التحقق من صحة التصميم قبل الإنتاج الضخم.

التحقق من طرف ثالث بالنسبة للصناعات الحيوية، قد لا يكون الاعتماد فقط على التقرير الداخلي للشركة المصنعة كافياً. تتضمن استراتيجية قوية غالبًا إرسال القسائم المادية إلى مختبر تابع لجهة خارجية للتحقق من دليل تحليل المقطع العرضي. يعمل هذا بمثابة تدقيق لمراقبة الجودة الداخلية للشركة المصنعة.

الأسئلة الشائعة

1. ما الفرق بين القسيمة أ والقسيمة ب؟ تم تصميم القسيمة أ بشكل أساسي للتحقق من موقع الثقب والقطر والحلقة الحلقية. تم تصميم القسيمة ب للتحقق من سمك الطلاء، والتسجيل من طبقة إلى طبقة، ومقاومة الإجهاد الحراري.

2. هل يمكنني استخدام الفتحات الفعلية في لوحة الدوائر المطبوعة بدلاً من القسيمة؟ نعم، ولكن هذا مدمر للوحة الدوائر المطبوعة. يتيح لك استخدام القسيمة التحقق من العملية دون تدمير لوحة قابلة للبيع.

3. كم عدد القسائم التي يجب أن تكون على اللوحة؟ توصي معايير IPC عادةً بوضع قسيمتين على الأقل في الزوايا المتقابلة (على سبيل المثال، أعلى اليسار وأسفل اليمين) لالتقاط التباين عبر اللوحة.

4. ما هو اختبار "تعويم اللحام"؟ إنه اختبار إجهاد حراري حيث يتم تعويم القسيمة على لحام منصهر (عادة 288 درجة مئوية) لمدة 10 ثوانٍ. يحاكي الصدمة الحرارية للتجميع للكشف عن العيوب الكامنة مثل الانفصال.

5. هل تقدم APTPCB تقارير المقاطع الدقيقة مع كل طلب؟ بالنسبة لطلبات النماذج الأولية القياسية، تتوفر التقارير عند الطلب. أما بالنسبة لطلبات الإنتاج أو طلبات الفئة 3 المحددة، فيعتبر التقرير الكامل وثيقة قياسية.

6. كيف أفسر "التلطخ" (smear) في التقرير؟ التلطخ هو راتنج ذاب أثناء الحفر وغطى النحاس الداخلي. إذا أظهر التقرير "إزالة التلطخ: غير مكتملة"، فإن الاتصال الكهربائي بالطبقات الداخلية يكون معرضًا للخطر.

7. لماذا تكون الطبقة المطلية أرق في مركز الثقب؟ هذا هو تأثير "عظم الكلب". تكون كثافة التيار أعلى عند السطح (الركبة)، مما يؤدي إلى طلاء أكثر سمكًا هناك وطلاء أرق في عمق الأسطوانة.

8. ما هو قسيمة "الثقب الأعمى" (blind via)؟ تتحقق القسائم القياسية من الثقوب النافذة. تتطلب الثقوب العمياء هياكل قسائم محددة تحاكي عمق ومعلمات حفر الليزر للثقوب العمياء الفعلية.

9. هل يمكن للمقاطع الدقيقة اكتشاف أخطاء المعاوقة؟ بشكل غير مباشر. إنها تسمح بالقياس الدقيق لسمك العازل وهندسة المسار (العرض/الارتفاع)، وهي المتغيرات الفيزيائية التي تحدد المعاوقة.

10. كم يستغرق تحليل المقاطع الدقيقة؟ تستغرق العملية الفيزيائية (القطع، التغطية، الطحن، التلميع) عدة ساعات. عادةً ما يضيف يومًا واحدًا إلى المهلة الزمنية إذا كان التقرير الرسمي مطلوبًا قبل الشحن.

11. ما هي معايير القبول لـ "تكوين الرأس" (nail heading)؟ يجب ألا يتجاوز "تكوين الرأس" (توسع النحاس الداخلي) بشكل عام 50% إلى 100% من سمك الرقاقة، اعتمادًا على صرامة فئة IPC المحددة.

12. هل أحتاج إلى تصميم القسائم بنفسي؟ عادةً، لا. سيقوم المصنع (APTPCB) تلقائيًا بوضع قسائم IPC القياسية على قضبان اللوحة أثناء هندسة CAM.

خدمات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB): اكتشف قدراتنا في لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة والمرنة والصلبة المرنة.
احصل على عرض سعر: اطلب عرض سعر مخصصًا يتضمن متطلبات محددة لتقارير الجودة.

مسرد المصطلحات (المصطلحات الرئيسية)

المصطلح	التعريف
المقطع الدقيق	طريقة اختبار تدميرية حيث يتم قطع عينة وصقلها وتكبيرها لفحص الهيكل الداخلي.
القسيمة	نمط اختبار موحد يوضع على قضبان لوحة الدوائر المطبوعة للتحقق من الجودة.
التركيب (التغطية)	تغليف العينة بالراتنج (الإيبوكسي/الأكريليك) لتثبيتها أثناء الطحن.
الطحن	عملية إزالة المواد بورق كاشط للوصول إلى مركز الفتحات المستهدفة.
التراجع الكيميائي (Etchback)	إزالة كيميائية للراتنج والألياف الزجاجية لكشف النحاس في الطبقة الداخلية لتحسين الاتصال.
التلطخ	بقايا راتنجية تترك على جدران الثقوب بسبب حرارة الاحتكاك الناتجة عن ريشة الحفر.
الوسادة المستهدفة	الوسادة المحددة داخل القسيمة المستخدمة للمحاذاة والقياس.
نسبة العرض إلى الارتفاع	نسبة سمك اللوحة إلى قطر الثقب المحفور (مثال: 10:1).
الركبة (Knee)	الزاوية حيث يلتقي برميل الثقب المطلي بالوسادة السطحية الخارجية.
البرميل	الأسطوانة النحاسية المطلية داخل الثقب المحفور.
Desmear	عملية كيميائية أو بلازمية لإزالة بقايا الراتنج من جدار الثقب.
IPC-6012	مواصفات التأهيل والأداء للوحات الدوائر المطبوعة الصلبة.

الخلاصة

تحول استراتيجية قسائم المقاطع الدقيقة المحددة جيدًا مراقبة الجودة من لعبة تخمين إلى علم. من خلال تحديد القسائم الصحيحة، وتطبيق معايير IPC، وفهم أنماط الفشل، فإنك تضمن أن كل لوحة تعمل بشكل موثوق به في الميدان.

في APTPCB، نقوم بدمج خطوات التحقق هذه في سير عملنا القياسي للطلبات عالية الموثوقية. سواء كنت بحاجة إلى نموذج تقرير تحليل الأعطال قياسي أو تحقق مخصص معقد، فإن فريقنا الهندسي جاهز لدعم متطلباتك.

هل أنت مستعد للتحقق من تصميمك التالي عالي الموثوقية؟ اتصل بنا اليوم لمناقشة استراتيجية الاختبار الخاصة بك.