الحلقة الحلقية في لوحة الدوائر المطبوعة | دليل شامل

تُعتبر الحلقات الحلقية الجزء المركزي من لوحة الدوائر المطبوعة، وهي عبارة عن هيكل دائري مصنوع من النحاس ومثقوب على اللوحة. يُعد حجم وأبعاد هذه الثقوب أمرًا بالغ الأهمية لتصميم لوحات الدوائر المطبوعة، مما يساعد على: لتجنب أي خلل في اللوحة. تُستخدم الأكوام متعددة الطبقات لتصميم لوحات معقدة. يتم توصيل وسادات التتبع بين الطبقات عن طريق حفر ثقوب صغيرة تُسمى "فيا". تساعد هذه الحلقة على إنشاء توصيلات كهربائية جيدة بين طبقتين مختلفتين من خلال وسادات نحاسية. ستناقش هذه الصفحة كيفية صنع هذه الحلقات وأهميتها للوحة PCB. لنبدأ.

ما هي الحلقة الحلقية؟

تتوفر لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) بأنواع مختلفة بناءً على طبقاتها، بما في ذلك طبقات مفردة ومزدوجة ومتعددة. تحتوي اللوحة على طبقات نحاسية أو مسارات تُوضع عند توصيل المكونات المختلفة لإنشاء المشاريع والدوائر.

أما في الألواح متعددة الطبقات، فتتصل الطبقات المختلفة ببعضها عن طريق عمل ثقوب صغيرة تُسمى "الفتحات". تُعد هذه الفتحات مهمة لتوصيل طبقات اللوحة المختلفة، ولضمان توصيل دقيق للوحة. يُوضع النحاس حول الثقوب، ويُعرف النحاس حول الثقوب بالحلقة الحلقية.

الحد الأدنى لأبعاد الحلقات الحلقية هو مل واحد. ولكن قد تختلف قيم العرض حسب أبعاد اللوحة. لضمان توصيل كهربائي سليم ومستقر على اللوحة، يجب مراعاة خصائص تصميم وتصنيع الحلقات الحلقية.

بنية الحلقات الحلقية

الحلقة الحلقية الخارجية (OAR)

تقع هذه الوصلات في الطبقة الخارجية للوحة PCB، ويمكن رؤيتها بسهولة. تساعد على تثبيت المكونات وتوصيل أسلاكها بمسارات اللوحة. تتميز هذه الوصلات بخصائص لحام ممتازة، وتوفر توصيلات كهربائية ودعمًا ميكانيكيًا ممتازين.

· الحد الأدنى لعرض الحلقات الحلقية على الطبقات الخارجية للوحة هو 0.05 ملم.

· يتم استخدام هذه الصيغة لقياسات الحلقة الحلقية الخارجية:

الحلقة الحلقية للطبقة الخارجية = (قطر وسادة الطبقة الخارجية – قطر الفتحة المطلية) / 2

الحلقة الحلقية للطبقة الداخلية (IAR)

توجد هذه الحلقات الحلقية في الطبقات الداخلية للألواح متعددة الطبقات. تساعد على توصيل الطبقات المختلفة عبر فتحات التوصيل. هل يتم محاذاة الطبقات الداخلية بدقة لضمان التوصيل الصحيح؟

الحلقة الحلقية للطبقة الداخلية = (قطر وسادة الطبقة الداخلية – قطر الفتحة المطلية)/2

الحلقة الحلقية النهائية (FAR)

تُسمى المنطقة الواقعة بين الحافة الخارجية لوسادة اللحام وثقب اللحام بالحلقة الحلقية النهائية. قد تنكسر هذه الحلقات بسبب وجود ثقوب فيها، وذلك بناءً على القطر الخارجي لوسادة اللحام مُقارنةً بقطر الثقب.

حلقة حلقية على شكل دمعة

يأتي هذا النوع من الحلقات الحلقية على شكل دمعة. لتوصيل الحواف الخارجية، أُضيف نحاس إضافي بدلاً من تشكيل دائرة كاملة. يزيد استخدام النحاس الإضافي من متانة الحلقة.

· الميزة الرئيسية لهذه الحلقات الحلقية هي أنه إذا انحرف مثقب الحفر قليلاً أثناء الحفر، فقد يكون لديه فرصة لإزالة النحاس والتأثير على الاتصال.

· هذا النوع من الحلقات الحلقية يقلل أيضًا من التشقق في النحاس الرقيق.

· كما أنه يتحكم في الضغط الميكانيكي أو الحراري ويتجنب أي اختلالات في حفرة الحفر.

حجم الحلقة الحلقية

يُعدّ حجم الحلقة الحلقية مهمًا لإجراء توصيلات كهربائية دقيقة للألواح واستقرار التصميم. كما يُعدّ اختيار الحلقة الحلقية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتركيب وصلات اللحام بشكل صحيح، وتجنب أي أعطال أثناء الحفر، وتقليل احتمالية رفع الوسادة. يؤثر حجم الحلقة الحلقية بشكل مباشر على عمل وصلة اللحام، وموصلية اللوحة الكهربائية، ومتانتها، وخاصةً في حالة فتحات الثقوب.

يضمن الحجم المناسب للحلقات تغطية موحدة للطلاء والتحكم في مشاكل مختلفة، مثل الفراغات أو طبقات النحاس الرقيقة.

بعض المعلمات المستخدمة للحلقات الحلقية هي

·  القطر الخارجي: هو القطر الإجمالي للوسادة مع حلقة حلقية وثقب.

·  قطر الحفرة المحفورة: هذا القطر عبارة عن ثقب تم حفره على متن الطائرة.

·  عرض الحلقة الحلقية (W): هي المسافة الشعاعية بين حافة الحفرة المحفورة والحافة الخارجية للوسادة.

كيفية حساب الحجم الحلقي

حجم الحلقة الحلقية هو عرض الحلقة المُصنّعة من نقطة خارجية للثقب. تتحرك الحلقات الحلقية للخارج من الثقب، ولها عرض مُحدد بناءً على اللوحة. تُستخدم هذه الصيغة لقياس حجم الحلقة الحلقية:

الحلقة الحلقية = (قطر الوسادة – قطر الفتحة النهائية) / 2

يُقاس قطر الوسادة بناءً على مستوى اللوحة وفقًا للمعيار IPC-2221. أي: المستوى أ: 24 مل، المستوى ب: 20 مل، المستوى ج: 16 مل.

قطر الفتحة النهائية هو حجم الفتحة أو قطرها.

حجم الحلقة الحلقية هو نصف الفرق بين قطرين.

الحد الأدنى لحجم الحلقة الدائرية للوحة ذات الطبقة الواحدة هو 0.05 مم.

تبلغ الحلقة الدائرية للوحة متعددة الطبقات للطبقات الداخلية 0.1 مم وللطبقات الخارجية 0.05 مم.

المشاكل الشائعة مع لوحة الدوائر المطبوعة ذات الحلقة الحلقية

تماس

يحدث ذلك عند حفر ثقب بعيدًا عن المركز عن طريق الخطأ. إذا كان هناك ثقب غير مركزي يربط حافة الوسادة، فهذا يعني وجود مشكلة مماس. سبب آخر هو أن قطر الحلقة الحلقية لا يتناسب مع قطر الثقب.

انطلق

هذا نوعٌ أعلى من المماس، ويحدث عند حفر ثقبٍ خارج الحلقة الحلقية. فيُقطع هذا الثقب وينتج عنه كسر. لحل هذه المشكلة، أعد ضبط الآلة.

تمزق

بسبب الاستخدام المكثف أو أثناء الحفر، تتلف الحلقات الحلقية، وهو ما يُعرف بالتمزق. لتجنب هذه المشكلة، استخدم مواد خام عالية الجودة ووسادات نحاسية سميكة.

رفع الوسادة

إذا انفصلت الوسادة على طول الحلقة الحلقية عن ركيزة لوحة الدوائر المطبوعة، فسيؤدي ذلك إلى مشكلة في رفع الوسادة. وينتج ذلك عن الدورة الحرارية والإجهاد الميكانيكي. لحل هذه المشكلة، استخدم مواد وعمليات توفر الالتصاق وتتجنب توليد الحرارة العالية عند تصنيع اللوحة.

أفضل الممارسات في تصميم الحلقة الحلقية للوحة الدوائر المطبوعة

1. اعتبارات التصميم

يجب أن يكون عرض الحلقة الحلقية دقيقًا وفقًا للتصميم. عادةً، يبلغ السُمك 0.15 مم للاستخدامات القياسية، ولكن يمكن ضبطه وفقًا لطبقة اللوح وسمكه.

يجب أن يكون قطر الوسادة أكبر من قطر الثقب. عادةً ما يكون قطرها ١.٥ ضعف قطر المثقاب.

2. دقة الحفر

يجب اختيار حجم مناسب للحفر بناءً على معايير الحلقة الحلقية. لتجنب تكوّن نتوءات، استخدم رؤوس حفر عالية الجودة. هذا يُحافظ على عرض الحلقة الحلقية المناسب.

خاتمة

تُعدّ الحلقات الحلقية العامل الرئيسي في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، حيث توفر توصيلات كهربائية وميكانيكية دقيقة لمختلف المكونات المتصلة. يُعدّ التصميم الدقيق لهذه الحلقات الأمثل لضمان عمل اللوحة بكفاءة، كما أن تصميمها يسمح بتوافق تصنيع اللوحات مع مختلف قواعد الصناعة للحفاظ على جودتها. يُساعد التكوين الدقيق لهذه الحلقات على توفير لوحة عالية المتانة مصنوعة بتقنية الثقب. ولتصميم الدوائر عالية السرعة، تُعدّ هذه الحلقات ضرورية لمطابقة المعاوقة وتوفير إشارات عالية الجودة.

حول PCBasic

الوقت هو المال في مشاريعك - و PCBasic يحصل عليه. PCBasic هو شركة تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الذي يُعطي نتائج سريعة وخالية من العيوب في كل مرة. خدمات تجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تشمل دعمًا هندسيًا متخصصًا في كل خطوة، مما يضمن أعلى جودة في كل لوحة. بصفتنا شركة رائدة الشركة المصنعة لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور, نقدم حلاً شاملاً يُبسط سلسلة التوريد الخاصة بك. تعاون مع فريقنا المتطور مصنع نموذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتحقيق تحولات سريعة ونتائج متفوقة يمكنك الوثوق بها.