قواعد تصميم تجميع لوحات الدوائر المطبوعة للتصميم من أجل التصنيع والتجميع الآلي

جدول المحتويات

1. قواعد وضع المكونات
2. متطلبات تصميم الوسادة
3. اعتبارات التصميم الحراري
4. علامات مرجعية وميزات محاذاة
5. إرشادات التكنولوجيا المختلطة
6. التصميم للتجميع الآلي

في شركة هايليب للإلكترونيات، نتحقق من التصاميم وفقًا لهذه القواعد خلال مراجعة التصميم للتصنيع المجانية . يساعد اتباع هذه الإرشادات على ضمان نجاح عملية التجميع من المحاولة الأولى.

---

1) قواعد وضع المكونات

يُمكّن وضع المكونات بشكل صحيح من التجميع الآلي الفعال ويمنع العيوب.

1.1 متطلبات تباعد المكونات

نوع التباعد	الحد الأدنى	منتجات ينصح بها
SMD إلى SMD (على نفس الجانب)	0.5 مم	0.75 مم
SMD إلى PTH	1.0 مم	1.5 مم
PTH إلى PTH	1.5 مم	2.0 مم
المكون إلى حافة اللوحة	2.0 مم	3.0 مم
مكون لحافة السكة (لوحة)	3.0 مم	5.0 مم

1.2 توجيه المكونات

يؤدي التوجيه المتسق إلى تحسين الفحص وتقليل أخطاء التموضع:

• المكونات المستقطبة: اتجاه القطبية نفسه في جميع أنحاء اللوحة
• المرحلية: الدبوس رقم 1 في الزاوية الثابتة (عادةً الزاوية العلوية اليسرى)
• مكونات الشريحة: قم بمحاذاة حواف اللوح بشكل موازٍ كلما أمكن ذلك.
• وصلات: ضع في اعتبارك اتجاه التوصيل ومسار الكابل.

التوجيه لإعادة التدفق:

• يمنع التوجيه العمودي انزياح المكونات (تأثير الموجة)
• المكونات الصغيرة القريبة من حافة اللوحة: المحور الطويل عمودي على الحافة

1.3 اعتبارات ارتفاع المكونات

للحام بالتدفق العكسي:

• أبقِ المكونات الطويلة بعيدة عن المكونات الصغيرة (بمسافة 2 مم أو أكثر).
• قد تحجب المكونات الطويلة الأجزاء الصغيرة المجاورة.
• ضع في اعتبارك اتجاه إعادة التدفق عند وضع المكونات الطويلة.

للتوزيع الآلي:

• ضع المكونات الطويلة بعد المكونات المنخفضة.
• يبلغ أقصى ارتفاع عادةً 25 مم للمعدات القياسية
• قد تتطلب المكونات الطويلة جدًا وضعها يدويًا

---

2) متطلبات تصميم الوسادة

يؤثر تصميم الوسادة على جودة وصلة اللحام والموثوقية على المدى الطويل.

2.1 تحديد حجم وسادة SMD

يجب أن تتطابق أبعاد الوسادة مع مواصفات المكون. إرشادات عامة:

مكونات الرقائق (0402 وما فوق):

• طول الوسادة: من 1.0 إلى 1.2 ضعف طول الطرف
• عرض الوسادة: يساوي أو يزيد قليلاً عن عرض المكون
• امتداد مقدمة القدم: 0.25-0.5 مم خارج جسم المكون
• امتداد الكعب: 0.25 مم كحد أدنى

الدوائر المتكاملة ذات المسافة الدقيقة بين الأطراف:

• استخدم البصمات الموصى بها من قبل الشركة المصنعة
• ضع في اعتبارك أنماط وسادات IPC-7351
• تحقق من بصمة المكون مقابل المكون الفعلي

2.2 تصميم لوحة QFN/DFN

تتطلب أجهزة QFN عناية خاصة:

الوسادات الطرفية:

• طول الوسادة: يمتد نمط التلامس من 0.25 إلى 0.5 مم خارج حافة العبوة
• لا يوجد قناع لحام بين الوسادات والوسادة الحرارية

وسادة حرارية:

• الحجم: 80-90% من مساحة الوسادة الحرارية للمكون
• مصفوفة الثقوب: ثقوب بقطر 0.3 مم على شبكة بقطر 1.0-1.2 مم
• مادة ملء الفتحات: مطلوبة لمنع تسرب اللحام
• قناع اللحام: فتحة أصغر قليلاً من الوسادة

2.3 تصميم وسادة BGA

نوع الوسادة:

• NSMD (غير محدد بقناع اللحام): مفضل للمسافات الدقيقة
• تقنية SMD (المحددة بقناع اللحام): تُستخدم للمسافات الكبيرة بين المكونات، مما يُحسّن الالتصاق.

قطر الوسادة:

• NSMD: 75-80% من قطر الكرة
• فتحة القناع: قطر الوسادة + 0.1 مم كحد أدنى

من خلال الاعتبارات التالية:

• التوصيل عبر الوسادة مقبول مع التعبئة والغطاء
• توجيه على شكل عظم الكلب لـ BGAs ذات المسافة الأكبر
• يرى إرشادات فتحة الاستنسل لتغطية المعجون

3) اعتبارات التصميم الحراري

يمنع التوازن الحراري حدوث عيوب في التجميع أثناء عملية إعادة التدفق.

3.1 منع القفز على القبور

يحدث التشويه عندما يرتفع أحد طرفي مكون رقاقة أثناء عملية إعادة التدفق بسبب عدم تساوي التوتر السطحي للحام.

استراتيجيات الوقاية:

• وازن الكتلة الحرارية عند كلا الوسادتين
• توجيه متناظر للمسارات إلى نقاط التوصيل
• أضف خاصية تخفيف الحرارة إذا كانت إحدى الوسادات متصلة بالطائرة
• تجنب مدّ المسارات أسفل مكونات الشريحة

3.2 تصميم تخفيف الحرارة

للرحلات الجوية المتصلة:

• استخدم أسلاكًا لتخفيف الضغط الحراري (4 أسلاك نموذجية)
• عرض السلك: 0.25-0.3 مم كحد أدنى
• فجوة هوائية: 0.25 مم كحد أدنى

عند الحاجة إلى تخفيف الحرارة:

• وسادات SMD المتصلة بالطبقات الداخلية
• وسادات PTH مع وصلات مستوية
• أي وسادة تتطلب إعادة تدفق اللحام/الموجة

3.3 إدارة مساحات النحاس الكبيرة

تؤثر المساحات النحاسية الكبيرة (الوسادات الحرارية، المشتتات الحرارية) على عملية إعادة التدفق:

• كفاية التسخين المسبق: تأكد من وصول ملف إعادة التدفق إلى جميع المناطق
• تغطية المعجون: قلل كمية المعجون على الوسادات الحرارية الكبيرة لمنعها من الطفو.
• عبر المصفوفة: يساعد على توصيل الحرارة، ويتطلب فتحات مملوءة

تقديم للمراجعة من قبل الجمعية

4) علامات التحديد وميزات المحاذاة

تتيح العلامات المرجعية المحاذاة البصرية الآلية لوضع المكونات.

4.1 الصناديق الاستئمانية العالمية

المتطلبات:

• الحد الأدنى 3 لكل لوحة/لوحة (2 قطري + 1 للتوجيه)
• توجد في قضبان التثبيت للوحات المركبة
• يمنع الوضع غير المتماثل أخطاء التوجيه بزاوية 180 درجة

مواصفات:

• قطر الوسادة: 1.0 مم نموذجي (0.5 مم - 2.0 مم مقبول)
• فتحة قناع اللحام: ضعف قطر الوسادة
• الخلوص من العناصر الأخرى: 3 مم كحد أدنى
• طلاء نحاسي: مماثل للوحة (غير مغطى بقناع اللحام)

4.2 الأمناء المحليون

تعمل العلامات المرجعية المحلية على تحسين دقة وضع المكونات ذات المسافة الدقيقة بين النقاط.

عند الحاجة:

• المكونات ذات الخطوة ≤ 0.5 مم
• BGAs بمسافة بين الكرات ≤ 0.8 مم
• المكونات التي تتطلب دقة أكبر في التثبيت

التنسيب:

• علامتان مرجعيتان لكل مكون (الزوايا القطرية)
• في نطاق 50 مم من المكون
• غير مشترك بين المكونات

4.3 ثقوب الأدوات

لمعالجة الألواح:

• القطر: 3.0-4.0 مم نموذجي (غير مطلي)
• الموقع: في قضبان الألواح، موضوعة بشكل متناظر
• الخلوص: 5 مم من حافة اللوح

---

5) إرشادات التكنولوجيا المختلطة

تتطلب اللوحات التي تحتوي على كل من تقنية التجميع السطحي (SMT) وتقنية الثقوب المتتالية عناية خاصة.

5.1 تسلسل العمليات

التدفق النموذجي للتكنولوجيا المختلطة:

1. الجانب الأول من تقنية التجميع السطحي: لصق الطباعة ← وضع ← إعادة التدفق
2. الجانب الثاني من تقنية التجميع السطحي (إن وجد): لصق الطباعة ← وضع ← إعادة التدفق
3. التثبيت عبر الثقوب: إدخال → لحام موجي أو انتقائي
4. التجميع اليدوي (إن وجد)

5.2 اعتبارات لحام الموجة

توجيه المكونات:

• المحور الطويل عمودي على اتجاه الموجة
• الموصلات الحافة الخلفية (آخر ما يخرج من الموجة)

SMT على جانب الموجة:

• يقتصر على المكونات المصنفة لتحمل درجة حرارة الأمواج
• يلزم استخدام الغراء لتثبيت المكونات أثناء الموجة
• تجنب استخدام التباعد الصغير ووحدات BGA على جانب الموجة

5.3 اللحام الانتقائي

تتيح عملية اللحام الانتقائي إمكانية استخدام تقنية التثبيت عبر الثقوب مع تقنية التثبيت السطحي على نفس الجانب:

تصميم انتقائي:

• مساحة كافية حول وسادات THT للوصول إلى الفوهة
• مكونات THT المجمعة عند الإمكان
• ضع في اعتبارك سارقي اللحام لتحقيق التوازن الحراري للكتلة

---

6) التصميم للتجميع الآلي

يؤدي تحسين العمليات من أجل الأتمتة إلى خفض التكاليف وتحسين الجودة.

6.1 اختيار المكونات

يفضل استخدام المكونات الملائمة للأتمتة:

• التغليف القياسي بالشريط والبكرة
• مكونات متناسقة
• علامات القطبية واضحة
• البصمات الموصى بها من قبل الشركة المصنعة

تجنب أو قلل من:

• مكونات ذات أشكال غير منتظمة تتطلب وضعًا يدويًا
• تغليف غير قياسي
• مكونات صغيرة جدًا (0201) أو كبيرة جدًا بالنسبة للمعدات

6.2 متطلبات ملف التصميم

تتيح حزمة الملفات الكاملة عملية تجميع فعالة:

• جيربرز: بيانات التصنيع الكاملة
• اختر الملف وضعه: إحداثيات المكونات لتحديد موضعها
• ملف مركز الثقل: إحداثيات XY، دوران، جانب
• قائمة المواد: مزود بأرقام قطع غيار الشركة المصنعة
• رسم التجميع: مرجع وضع المكونات

راجع متطلبات ملف تجميع لوحة الدوائر المطبوعة للاطلاع على المواصفات الكاملة.

6.3 تصميم لوحة

يؤدي تقسيم الألواح بشكل صحيح إلى تحسين كفاءة التجميع:

• توجيه ثابت للوحة
• معدات مطابقة أبعاد السكك الحديدية
• علامات مرجعية وأدوات في السكك الحديدية
• مسافة كافية من التوجيه/V-score

راجع متطلبات تجميع اللوحات لتقنية التجميع السطحي (SMT) للحصول على إرشادات مفصلة.

6.4 الحصول على مراجعة التصميم

قدّم تصميمك إلى شركة هايليب للإلكترونيات لمراجعة مجانية من حيث قابلية التصنيع (DFM) . يتحقق مهندسونا من تصميمك وفقًا لهذه المعايير ويقدمون لك تقريرًا مفصلاً عن قابلية التصنيع . استخدم قائمة التحقق الخاصة بنا للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) للتحقق الذاتي قبل الإرسال، وراجع إرشادات اختبار التصميم (DFT) لمعرفة متطلبات قابلية الاختبار. تواصل مع فريقنا الهندسي لمناقشة أي أسئلة أو متطلبات خاصة تتعلق بالتصميم.